JP2002348108A - Method for producing nanocarbon and nanocarbon produced using the same, composite material or mixed material each containing nanocarbon and metallic fine particles, device for producing nanocarbon, method for forming pattern of nanocarbon and patterned nanocarbon substrate using the same, and electron emission source using patterned nanocarbon substrate - Google Patents

Method for producing nanocarbon and nanocarbon produced using the same, composite material or mixed material each containing nanocarbon and metallic fine particles, device for producing nanocarbon, method for forming pattern of nanocarbon and patterned nanocarbon substrate using the same, and electron emission source using patterned nanocarbon substrate

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming electron emission source by depositing on a substrate a soot which is formed through evaporating a material exposed to an arc discharge, which is mainly composed of a carbon, by the arc discharge through using an arc torch for welding or a device having a structure similar to that of the arc torch without necessarily requiring process containers or the like, and also to provide a device used for the same. SOLUTION: A torch electrode 10, which is a first electrode, of an arc torch 1 and the material 2 to be exposed to the arc discharge, which is a second electrode, of a graphite plate are arranged to face each other. An arc discharge is generated by applying a potential between the torch electrode 10 and the end of the material 2 exposed to the arc discharge, and the graphite on the end of the arc material 2 to be exposed to the arc discharge is evaporated to form a soot. The generated soot is deposited on the surface of the substrate opposed to an arc discharge region, through a mask having a patterned opening.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ナノカーボンの製
造方法及びその方法を用いて製造されたナノカーボン及
びナノカーボンと金属微粒子を含む複合材料又は混合材
料、ナノカーボンの製造装置、ナノカーボンのパターン
化方法及びその方法を用いてパターン化されたナノカー
ボン基材及びそのパターン化されたナノカーボン基材を
用いた電子放出源に関する。特に、炭素を主成分とした
ナノスケール（１０−６〜１０−９ｍ）サイズの粒子で
構成される電子放出源、或いは水素等のガス吸蔵体の製
造方法等に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing nanocarbon, a nanocarbon produced by using the method, a composite material or a mixed material containing nanocarbon and metal fine particles, an apparatus for producing nanocarbon, and a method for producing nanocarbon. The present invention relates to a patterning method, a nanocarbon substrate patterned using the method, and an electron emission source using the patterned nanocarbon substrate. In particular, it is suitable for an electron emission source composed of particles of nanoscale (10 −6 to 10 −9 m) having carbon as a main component, a method for producing a gas occlusion body such as hydrogen, and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】以下、電子放出源を例として説明を行う
ことにする。電界電子放出源は、加熱を必要とした熱電
子放出源と比べて、省エネルギーで長寿命である。現
在、電界電子放出源の材料には、Ｓｉ（シリコン）等の
半導体，Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）のよ
うな金属の他、ナノチューブに代表されるナノスケール
サイズの炭素材料等（以後、炭素系ナノ材料）がある。
中でも、炭素系ナノ材料は、それ自体が電界を集中させ
るのに十分なサイズとシャープさを持ち、比較的化学的
に安定で、機械的強度も優れているという特徴を呈する
ため、電界電子放出源として有望である。2. Description of the Related Art An electron emission source will be described below as an example. The field electron emission source saves energy and has a longer life than a thermionic emission source that requires heating. At present, materials of field electron emission sources include semiconductors such as Si (silicon), metals such as Mo (molybdenum) and W (tungsten), and carbon materials of a nanoscale size represented by nanotubes (hereinafter, referred to as “nanotube”). Carbon-based nanomaterials).
Above all, carbon-based nanomaterials themselves have the size and sharpness sufficient to concentrate an electric field, are relatively chemically stable, and have excellent mechanical strength. Promising as a source.

【０００３】従来の炭素系ナノ材料の代表であるナノチ
ューブの製造方法には、レーザアブレーション法，不活
性ガス中の黒鉛電極間のアーク放電法，炭化水素ガスを
用いたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。中でも、アーク放電法
で製造したナノチューブは、原子配列の欠陥が少なく、
電界電子放出源には好適である。[0003] Conventional methods for producing nanotubes, which are representative of carbon-based nanomaterials, include laser ablation, arc discharge between graphite electrodes in an inert gas, and CVD (Chemical Vapor Depth) using a hydrocarbon gas.
position) method and the like. Among them, nanotubes manufactured by the arc discharge method have few defects in atomic arrangement,
It is suitable for a field electron emission source.

【０００４】従来のアーク放電法のプロセスは、以下の
とおりである。二つの黒鉛電極を容器内に対向して配置
した後、容器を一旦排気し、その後不活性ガスを導入
し、アークを発生させる。アークの陽極は激しく蒸発
し、すすを発生させ、また陰極表面に堆積する。数分以
上アーク放電を持続させ、その後装置を大気開放して、
陰極堆積物を取り出す。陰極堆積物は、ナノチューブを
含むソフトコアとナノチューブを含まないハードシェル
とで構成されている。なお、陽極に触媒金属を含有した
黒鉛を用いた場合、すす中にナノチューブが存在する。
ソフトコア若しくはすすからナノチューブを取り出し、
そのナノチューブを基板に坦持して電子放出源とする。The process of the conventional arc discharge method is as follows. After disposing the two graphite electrodes in the container so as to face each other, the container is once evacuated, and then an inert gas is introduced to generate an arc. The arc anode evaporates violently, producing soot and depositing on the cathode surface. Continue the arc discharge for more than a few minutes, then open the device to the atmosphere,
Remove the cathode deposit. The cathode deposit consists of a soft core containing nanotubes and a hard shell without nanotubes. When graphite containing a catalytic metal is used for the anode, nanotubes are present in the soot.
Take out nanotubes from soft core or soot,
The nanotube is carried on a substrate to form an electron emission source.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のアーク放電法に
おけるナノチューブ等の炭素系ナノ材料及び該炭素系ナ
ノ材料からなる電子放出源製造の課題点は、以下のとお
りである。Problems to be solved by the conventional arc discharge method in the production of carbon-based nanomaterials such as nanotubes and an electron emission source made of the carbon-based nanomaterial are as follows.

【０００６】ナノ材料生成時に、真空容器、真空排気装
置、不活性ガス導入装置が必要であり、装置コストが比
較的高い。また、排気，大気解放を繰り返さなければな
らず、工程が長い。それから、プロセス終了後、陰極堆
積物の回収若しくはすすの回収、更には装置の清掃を毎
回行わなければならないため、連続大量生産には不向き
である。更にまた、この方法で生成した炭素系ナノ材料
を用いて電子放出素子を作成するためには、ソフトコア
とハードシェルとの分離、すすからの単離、精製、基板
への坦持など更に多くの工程が必要である。When nanomaterials are produced, a vacuum vessel, a vacuum exhaust device, and an inert gas introduction device are required, and the cost of the device is relatively high. In addition, the exhaust and release to the atmosphere must be repeated, and the process is long. Further, after the process is completed, the collection of the cathode deposit or the collection of soot and the cleaning of the apparatus must be performed every time, which is not suitable for continuous mass production. Furthermore, in order to fabricate an electron-emitting device using the carbon-based nanomaterials produced by this method, there are many other methods such as separation of a soft core and a hard shell, isolation from soot, purification, and support on a substrate. Is required.

【０００７】本発明は、プロセス容器等を必ずしも必要
とせず、溶接用アークトーチ若しくは類似した構造を持
つ装置を用いたアーク放電によって、炭素を主成分とし
た被アーク材を蒸発させてナノカーボンを含むすすを発
生させ、そのすすを回収するための方法を提供し、その
製造装置を提供するものである。同様に、そのすすを基
板上に坦持して電子放出源（ナノカーボンを電子放出源
として使用する）を作成するための方法を提供し、その
製造装置を提供するものである。The present invention does not necessarily require a process vessel or the like, and uses a welding arc torch or a device having a similar structure to evaporate a material to be arced containing carbon as a main component to convert nanocarbon. It is an object of the present invention to provide a method for generating soot containing and recovering soot, and to provide an apparatus for producing the soot. Similarly, a method for producing an electron emission source (using nanocarbon as an electron emission source) by supporting the soot on a substrate is provided, and a manufacturing apparatus thereof is provided.

【０００８】また、その製造回収を容易にするために、
放電周囲領域またはすす飛散部周囲に基材が存在し、そ
の基材に被着したすすを基材を介して回収する方法を提
供し、その製造装置を提供するものである。同様に、放
電周囲領域またはすす飛散部周囲に流体（液体）が存在
し、その流体に分散・溶解したすすを流体を介して回収
する方法を提供し、その製造装置を提供するものであ
る。同様に、放電周囲領域またはすす飛散部周囲に粒状
体が存在し、その粒状体に被着又は分散したすすを流体
を介して回収する方法を提供し、その製造装置を提供す
るものである。更に、回収したナノカーボン又はナノカ
ーボンと金属微粒子との複合すす（複合材料）は、水素
吸蔵材としても利用できる。In order to facilitate the production and recovery,
The present invention provides a method for recovering soot adhered to the base material through the base material, wherein the base material exists in the discharge surrounding region or around the soot scattering portion, and provides a manufacturing apparatus therefor. Similarly, another object of the present invention is to provide a method for recovering soot dispersed or dissolved in a fluid around a discharge surrounding area or around a soot scattering portion through a fluid, and to provide a manufacturing apparatus therefor. Similarly, the present invention provides a method for recovering soot adhered or dispersed on the granular material through a fluid, in which a granular material exists in a discharge surrounding region or around a soot scattering portion, and provides a manufacturing apparatus therefor. Furthermore, the recovered nanocarbon or composite soot (composite material) of nanocarbon and metal fine particles can also be used as a hydrogen storage material.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載されたナ
ノカーボンの製造方法は、第１電極と、炭素材料を主成
分とする第２電極を、大気中又は空気中で対向配置する
工程と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印
加してアーク放電を発生させる工程と、前記第２電極の
前記炭素材料を前記アーク放電により蒸発させてナノカ
ーボンを含むすすを発生させる工程と、前記ナノカーボ
ンを含むすすを回収する工程を備えたことを特徴として
いる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing nanocarbon, comprising: arranging a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material in air or air. Applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate an arc discharge, and evaporating the carbon material of the second electrode by the arc discharge to include soot containing nanocarbon. And a step of collecting the soot containing the nanocarbon.

【００１０】請求項２に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記第１電極が、アークトーチに設けられたトーチ
電極であり、該トーチ電極と前記第２電極を相対移動さ
せながら、前記第２電極の前記炭素材料を前記アーク放
電により蒸発させてナノカーボンを含むすすを発生させ
る工程を備えたことを特徴としている。[0010] According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the first electrode is a torch electrode provided on an arc torch. The method further comprises a step of evaporating the carbon material of the second electrode by the arc discharge while relatively moving the second electrode to generate soot containing nanocarbon.

【００１１】請求項３に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記アーク放電の発生領域に対向させて基材を配置
し、前記ナノカーボンを含むすすを該基材を介して回収
する工程を備えたことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nanocarbon according to the first aspect, wherein a base material is disposed so as to face the arc discharge generating region and contains the nanocarbon. A step of collecting soot through the base material.

【００１２】請求項４に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記アーク放電の発生領域に対向させて流体又は粒
状体を配置し、前記ナノカーボンを含むすすを該流体又
は該粒状体を介して回収する工程を備えたことを特徴と
している。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nanocarbon according to the first aspect, wherein a fluid or a granular material is disposed so as to face the arc discharge generating region. And recovering the soot containing the same via the fluid or the granular material.

【００１３】請求項５に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記第１電極と前記第２電極のなす角度は、４５度
乃至１３５度の範囲であることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nanocarbon according to the first aspect, an angle between the first electrode and the second electrode is in a range of 45 degrees to 135 degrees. It is characterized by being.

【００１４】請求項６に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記すすは、単層カーボンナノチューブ，カーボン
ナノホーン，多層カーボンナノチューブ，カーボンナノ
ファイバ，カーボンナノ粒子，ＣＮナノチューブ，ＣＮ
ナノファイバ，ＣＮナノ粒子，ＢＣＮナノチューブ，Ｂ
ＣＮナノファイバ，ＢＣＮナノ粒子，フラーレン，若し
くはこれらの混合物からなるナノカーボン材料を含むこ
とを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the soot includes a single-walled carbon nanotube, a carbon nanohorn, a multi-walled carbon nanotube, a carbon nanofiber, and a carbon nanofiber. Nanoparticle, CN nanotube, CN
Nanofiber, CN nanoparticle, BCN nanotube, B
It is characterized by containing a nanocarbon material composed of CN nanofiber, BCN nanoparticle, fullerene, or a mixture thereof.

【００１５】請求項７に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記すすは、ナノカーボンと金属微粒子を含む複合
又は混合すす（複合体又は混合体）であることを特徴と
している。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the soot is a composite or mixed soot (composite or mixture) containing nanocarbon and metal fine particles. ).

【００１６】請求項８に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記第２電極の炭素材料は、黒鉛又は活性炭又はア
モルファスカーボン、添加物を含有又は内蔵している黒
鉛又は活性炭又はアモルファスカーボン、若しくは添加
物が表面の一部分或いは全部に散布，塗布，メッキ若し
くはコートされている黒鉛又は活性炭又はアモルファス
カーボンを用いることを特徴としている。According to a eighth aspect of the present invention, there is provided the nanocarbon manufacturing method according to the first aspect, wherein the carbon material of the second electrode contains graphite, activated carbon, amorphous carbon, or an additive. It is characterized by using graphite or activated carbon or amorphous carbon in which graphite or activated carbon or amorphous carbon contained therein or an additive is sprayed, applied, plated or coated on part or all of the surface.

【００１７】請求項９に記載されたナノカーボンの製造
方法は、請求項８記載のナノカーボンの製造方法におい
て、前記添加物は、Ｌｉ，Ｂ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，
Ｓ，Ｋ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｏｓ，Ｐｔ、若しくはこれらの酸化物又は窒化
物又は炭化物又は硫化物又は塩化物又は硫酸化合物又は
硝酸化合物、若しくはそれらの混合物であることを特徴
としている。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of producing a nanocarbon according to the eighth aspect, wherein the additive is Li, B, Mg, Al, Si, P,
S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, N
i, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Y, Zr, Nb,
Mo, Rh, Pd, In, Sn, Sb, La, Hf, T
a, W, Os, Pt, or an oxide, a nitride, a carbide, a sulfide, a chloride, a sulfate compound, a nitrate compound, or a mixture thereof.

【００１８】請求項１０に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法にお
いて、前記アーク放電を直流又は直流パルスで運転し、
前記第２電極をアーク放電の陽極とすることを特徴とし
ている。According to a tenth aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the arc discharge is operated by a direct current or a direct current pulse;
It is characterized in that the second electrode is an anode for arc discharge.

【００１９】請求項１１に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法にお
いて、前記アーク放電を交流又は交流パルスで運転する
ことを特徴としている。[0019] A method for producing nanocarbon according to claim 11 is characterized in that, in the method for producing nanocarbon according to claim 1, the arc discharge is operated by alternating current or alternating current pulse.

【００２０】請求項１２に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法にお
いて、前記第２電極の端部又は凹部又は凸部の前記炭素
材料を前記アーク放電により蒸発させてナノカーボンを
発生させることを特徴としている。According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the carbon material at the end, the concave portion, or the convex portion of the second electrode is subjected to the arc discharge. It is characterized in that nanocarbon is generated by evaporation.

【００２１】請求項１３に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法にお
いて、前記アーク放電の発生領域に特定ガス又は空気を
供給しながら、前記アーク放電を行うことを特徴として
いる。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the first aspect, the arc discharge is performed while supplying a specific gas or air to a region where the arc discharge is generated. It is characterized by:

【００２２】請求項１４に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１３記載のナノカーボンの製造方法に
おいて、前記特定ガスは、Ａｒ，Ｈｅなどの希ガス，窒
素ガス，炭酸ガス，酸素ガス，水素ガス若しくはこれら
の混合ガスであることを特徴としている。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for producing a nanocarbon according to the thirteenth aspect, the specific gas is a rare gas such as Ar or He, a nitrogen gas, a carbon dioxide gas, an oxygen gas. , Hydrogen gas or a mixed gas thereof.

【００２３】請求項１５に記載されたナノカーボンの製
造方法は、請求項１記載のナノカーボンの製造方法にお
いて、前記第１電極は、黒鉛，Ｗ（タングステン），Ｍ
ｏ（モリブデン）若しくは、Ｎｉ（ニッケル）などの高
融点金属を主成分とすることを特徴としている。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the first electrode is made of graphite, W (tungsten), M
It is characterized by containing a high melting point metal such as o (molybdenum) or Ni (nickel) as a main component.

【００２４】請求項１６に記載されたナノカーボンは、
請求項１記載の方法を用いて製造されたことを特徴とし
ている。The nanocarbon according to claim 16 is:
It is manufactured using the method according to claim 1.

【００２５】請求項１７に記載されたナノカーボンと金
属微粒子を含む複合又は混合材料（複合又は混合すす）
は、請求項１記載の方法を用いて製造されたことを特徴
としている。A composite or mixed material (composite or mixed soot) containing the nanocarbon and the metal fine particles according to claim 17
Is characterized by being manufactured using the method of claim 1.

【００２６】請求項１８に記載されたナノカーボンの製
造装置は、第１電極と、炭素材料又は添加物を含有して
いる炭素材料又は添加物が表面に形成されている炭素材
料を主成分とする第２電極を、大気中又は空気中で所定
間隔に保持してなる電極と、前記第１電極と前記第２電
極との間に電圧を印加してアーク放電を発生させて、該
アーク放電により前記炭素材料を蒸発させてナノカーボ
ンを含むすすを発生させるための電源からなるアーク発
生手段と、前記アーク放電の発生領域に特定ガスを供給
する特定ガス供給手段と、前記すすを回収する回収部材
を備えたことを特徴としている。An apparatus for producing nanocarbon according to claim 18 is characterized in that the first electrode comprises a carbon material containing a carbon material or an additive or a carbon material having an additive formed on the surface. An arc discharge is generated by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, wherein the second electrode is held at a predetermined interval in the air or air, and the arc discharge is generated. Arc generating means comprising a power supply for evaporating the carbon material to generate soot containing nanocarbon, specific gas supplying means for supplying a specific gas to the arc discharge generating region, and recovery for recovering the soot It is characterized by having a member.

【００２７】請求項１９に記載されたナノカーボンの製
造装置は、請求項１８記載のナノカーボンの製造装置に
おいて、前記第１電極は、アークトーチに設けられたト
ーチ電極であり、該トーチ電極と前記第２電極を相対移
動させる移動手段を更に有し、前記トーチ電極と前記第
２電極を相対移動させながら、前記トーチ電極と前記第
２電極との間に電圧を印加してアーク放電を発生させ
て、該アーク放電により前記第２電極の端部又は凹部又
は凸部の前記炭素材料を蒸発させてナノカーボンを含む
すすを発生させることを特徴としている。According to a nineteenth aspect of the present invention, in the nanocarbon manufacturing apparatus according to the eighteenth aspect, the first electrode is a torch electrode provided on an arc torch. A moving means for relatively moving the second electrode; generating a arc discharge by applying a voltage between the torch electrode and the second electrode while relatively moving the torch electrode and the second electrode; Then, the arc discharge causes the carbon material at the end portion, the concave portion, or the convex portion of the second electrode to evaporate to generate soot containing nanocarbon.

【００２８】請求項２０に記載されたナノカーボンの製
造装置は、請求項１８記載のナノカーボンの製造装置に
おいて、前記回収部材は、基材であり、該基材を前記ア
ーク放電の発生領域に対向させて保持する保持手段を更
に有し、前記ナノカーボンを含むすすを該基材を介して
回収することを特徴としている。According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided the nano carbon manufacturing apparatus according to the eighteenth aspect, wherein the recovery member is a base material, and the base material is placed in a region where the arc discharge occurs. The apparatus further comprises a holding means for holding the carbon so as to face the soot, and the soot containing the nanocarbon is recovered through the base material.

【００２９】請求項２１に記載されたナノカーボンの製
造装置は、請求項１８記載のナノカーボンの製造装置に
おいて、前記回収部材は、流体又は粒状体であり、該流
体又は該粒状体を前記アーク放電の発生領域に対向させ
て配置する流体又は粒状体容器を更に有し、前記ナノカ
ーボンを含むすすを該流体又は該粒状体を介して回収す
ることを特徴としている。According to a twenty-first aspect of the present invention, in the nanocarbon manufacturing apparatus according to the eighteenth aspect, the recovery member is a fluid or a granular material, and the recovery member is a fluid or a granular material. The apparatus further includes a fluid or granular material container arranged to face the discharge generation region, and is characterized in that the soot containing the nanocarbon is recovered through the fluid or the granular material.

【００３０】請求項２２に記載されたナノカーボンの製
造装置は、請求項２１記載のナノカーボンの製造装置に
おいて、前記流体は、水又はアーク放電発生温度以下で
流動性のある液体又は油状流体であることを特徴として
いる。[0030] The apparatus for producing nanocarbon according to claim 22 is the apparatus for producing nanocarbon according to claim 21, wherein the fluid is water or a liquid or an oily fluid which is fluid at a temperature not higher than an arc discharge occurrence temperature. It is characterized by having.

【００３１】請求項２３に記載されたナノカーボンの製
造装置は、請求項１８記載のナノカーボンの製造装置に
おいて、少なくとも前記第１電極と前記第２電極と両電
極間で発生したアーク放電の発生領域を覆う被覆部材を
備えることを特徴としている。According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing nanocarbon according to the eighteenth aspect, wherein at least an arc discharge is generated between the first electrode, the second electrode, and both electrodes. It is characterized by comprising a covering member for covering the region.

【００３２】請求項２４に記載されたナノカーボンのパ
ターン化方法は、第１電極と、炭素材料を主成分とする
第２電極を、大気中又は空気中で対向配置する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させる工程と、前記第２電極の前記炭素
材料を前記アーク放電により蒸発させてナノカーボンを
含むすすを発生させる工程と、パターン化された開口部
を有するマスクを表面又は上方に配置した基材を前記ア
ーク放電の発生領域に対向させて配置し、前記ナノカー
ボンを含むすすを該開口部に対応する該基材表面に被着
させる工程を備えたことを特徴としている。[0032] The method for patterning nanocarbon according to claim 24 is a step of arranging a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material in the atmosphere or in the air,
Applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate an arc discharge; and evaporating the carbon material of the second electrode by the arc discharge to generate soot containing nanocarbon. And a step of arranging a substrate having a mask having a patterned opening on the surface or above facing a region where the arc discharge is generated, and applying the soot containing nanocarbon to the base corresponding to the opening. The method is characterized in that a step of attaching the material to the material surface is provided.

【００３３】請求項２５に記載されたナノカーボンのパ
ターン化方法は、請求項２４記載のナノカーボンのパタ
ーン化方法において、前記基材を前記アーク放電の発生
領域に対向させて流体中に配置し、該流体中で前記ナノ
カーボンを含むすすを前記開口部に対応する前記基材表
面に被着させる工程を備えたことを特徴としている。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the nanocarbon patterning method according to the twenty-fourth aspect, the substrate is disposed in a fluid so as to face the arc discharge generating region. And depositing soot containing the nanocarbon in the fluid on the surface of the base material corresponding to the opening.

【００３４】請求項２６に記載されたナノカーボンのパ
ターン化方法は、第１電極と、炭素材料を主成分とする
第２電極を、大気中又は空気中で対向配置する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させる工程と、前記第２電極の前記炭素
材料を前記アーク放電により蒸発させてナノカーボンを
含むすすを発生させる工程と、パターン化された接着層
を表面に有する基材を前記アーク放電の発生領域に対向
させて配置し、前記ナノカーボンを含むすすを少なくと
も該接着層に被着させる工程を備えたことを特徴として
いる。[0034] In the method for patterning nanocarbon according to claim 26, a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material are opposed to each other in the air or air.
Applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate an arc discharge; and evaporating the carbon material of the second electrode by the arc discharge to generate soot containing nanocarbon. And a step of arranging a base material having a patterned adhesive layer on the surface thereof in a region facing the arc discharge generating region, and applying at least the soot containing the nanocarbon to the adhesive layer. Features.

【００３５】請求項２７に記載されたナノカーボンのパ
ターン化方法は、請求項２４又は２６記載のナノカーボ
ンのパターン化方法において、前記第１電極が、アーク
トーチに設けられたトーチ電極であり、該トーチ電極と
前記第２電極を相対移動させながら、前記第２電極の端
部又は凹部又は凸部の前記炭素材料を前記アーク放電に
より蒸発させてナノカーボンを含むすすを発生させる工
程を備えたことを特徴としている。According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the nano carbon patterning method according to the twenty-fourth or twenty-sixth aspect, the first electrode is a torch electrode provided on an arc torch, A step of evaporating the carbon material at the end or the concave or convex portion of the second electrode by the arc discharge while relatively moving the torch electrode and the second electrode to generate soot containing nanocarbon. It is characterized by:

【００３６】請求項２８に記載されたパターン化された
ナノカーボン基材は、請求項２４又は請求項２６記載の
方法を用いて製造されたことを特徴としている。[0036] A patterned nanocarbon substrate according to claim 28 is manufactured by using the method according to claim 24 or 26.

【００３７】請求項２９記載された電子放出源は、請求
項２８記載のパターン化されたナノカーボン基材を用い
ることを特徴としている。An electron emission source according to a twenty-ninth aspect uses the patterned nanocarbon substrate according to the twenty-eighth aspect.

【００３８】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は図示の構成
に限定されるわけではなく、様々な設計変更が可能であ
ることは勿論である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the illustrated configuration, and various design changes can be made.

【００３９】本発明では、カーボンナノチューブ，カー
ボンナノファイバ，カーボンナノ粒子（ナノホーンを含
む），ＣＮナノチューブ，ＣＮ（ナノ）ファイバ，ＣＮ
ナノ粒子，ＢＣＮナノチューブ，ＢＣＮ（ナノ）ファイ
バ，ＢＣＮナノ粒子，フラーレン、若しくはこれらの混
合物などをまとめて、ナノカーボン材料と呼ぶことにす
る。また、本発明のナノカーボン材料を含むすすは、カ
ーボンのみ若しくはカーボン以外にも少なくとも金属微
粒子を含むものである。In the present invention, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanoparticles (including nanohorns), CN nanotubes, CN (nano) fibers, CN
Nanoparticles, BCN nanotubes, BCN (nano) fibers, BCN nanoparticles, fullerenes, or mixtures thereof are collectively referred to as nanocarbon materials. The soot containing the nanocarbon material of the present invention contains at least metal fine particles in addition to carbon alone or carbon.

【００４０】図１は、本発明の一実施形態であるナノカ
ーボンの製造方法、ナノカーボンのパターン化方法、ナ
ノカーボン及びナノカーボンと金属微粒子の複合材料
（複合すす），ナノカーボン基材及び電子放出源の製造
方法に使用する製造装置（パターン化装置を含む）であ
る。FIG. 1 shows a method for producing nanocarbon, a method for patterning nanocarbon, a composite material of nanocarbon and metal fine particles (composite soot), a nanocarbon substrate, and an electron according to one embodiment of the present invention. It is a manufacturing apparatus (including a patterning apparatus) used in a method of manufacturing an emission source.

【００４１】本実施形態は、大気中（又は大気圧中）又
は空気中又は所定ガス雰囲気中において、汎用のＴＩＧ
等の溶接用アークトーチ（不活性ガスアーク溶接）及び
電源（溶接電源）を用い、被アーク材の端部等に対し、
アーク放電を例えば短時間発生させ、被アーク材を蒸発
させてナノカーボンを含むすすを発生させ、そのすすを
回収部材（補集部材）の一例である基材上に堆積等させ
るものである。ここで、空気とは、大まかには窒素：酸
素＝４：１のガス組成のものを含む。また、空気中と
は、例えば、０．５〜１．５気圧（５０ｋＰａ〜１５０
ｋＰａ）程度を含むものである。In this embodiment, a general-purpose TIG is used in the atmosphere (or the atmospheric pressure), in the air, or in a predetermined gas atmosphere.
Using a welding arc torch (inert gas arc welding) and a power supply (welding power supply) for the end of the material to be arced, etc.
An arc discharge is generated, for example, for a short time, the material to be arced is evaporated to generate soot containing nanocarbon, and the soot is deposited on a base material which is an example of a collection member (collection member). Here, the air roughly includes a gas composition of nitrogen: oxygen = 4: 1. In the air, for example, 0.5 to 1.5 atm (50 kPa to 150 atm)
kPa).

【００４２】ＴＩＧ溶接は、通常不活性ガス被包中で非
消耗のＷ（タングステン）電極と母材との間にアーク放
電を発生させ、必要な場合には別に充填金属を加えて行
う溶接法である。TIG welding is a welding method in which an arc discharge is generated between a non-consumable W (tungsten) electrode and a base material in an inert gas envelope, and if necessary, a filler metal is added separately. It is.

【００４３】図１に示すように、本発明の製造装置は、
第１電極とするトーチ電極１０を有する溶接用のアーク
トーチ１と、前記アークトーチ１に対向して配置された
第２電極とする被アーク材２と、前記アークトーチ１と
前記被アーク材２との間に電圧を印加（例えば、接触点
弧，高電圧印加，高周波印加等があげられる）してアー
ク４を発生させ被アーク材２を蒸発させてナノカーボン
を含むすすを発生させる溶接用の電源５と、前記アーク
４に対向して配置すると共に、前記すすを堆積させる回
収部材とするガラス等の基板（基材）３と、前記アーク
トーチ１に特定ガスを供給するガス供給源であるガスボ
ンベ６と、前記ガスボンベ６からの特定ガスの流量を調
整するガス調整器及び流量計７から構成される。トーチ
電極１０と、炭素材料を主成分とする被アーク材２は、
大気中又は空気中で対向配置されている。また、８はア
ークトーチ１の先端部を示す。１４は、基板３に堆積し
たすすを示す。As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus of the present invention
An arc torch 1 for welding having a torch electrode 10 as a first electrode, an arced material 2 as a second electrode disposed opposite to the arc torch 1, an arc torch 1 and the arced material 2 (For example, contact firing, high voltage application, high frequency application, etc.) to generate an arc 4 and evaporate the material to be arced 2 to generate a soot containing nanocarbon. A power source 5, a substrate (base material) 3 such as glass serving as a recovery member for depositing the soot, and a gas supply source for supplying a specific gas to the arc torch 1. It comprises a certain gas cylinder 6, a gas regulator for adjusting the flow rate of a specific gas from the gas cylinder 6, and a flow meter 7. The torch electrode 10 and the material to be arced 2 mainly composed of a carbon material are:
They are arranged facing each other in the air or the air. Reference numeral 8 denotes a tip of the arc torch 1. Reference numeral 14 denotes soot deposited on the substrate 3.

【００４４】図２は、図１に示したナノカーボンの製造
装置におけるアークトーチ１の先端部８の拡大断面図で
ある。図２に示すように、アークトーチ１の先端部８
は、アークトーチ１のノズル９と、第１電極とするタン
グステン等からなるトーチ電極１０と、前記トーチ電極
１０を保持する電極ホルダ１１と、前記ノズル９と前記
電極ホルダ１１の間の空間であって、前記アークトーチ
１と前記被アーク材２との間で発生したアーク４（アー
ク放電の発生領域）に供給される被包ガス１２の流路か
ら構成される。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the tip 8 of the arc torch 1 in the nanocarbon manufacturing apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2, the tip 8 of the arc torch 1
Is a nozzle 9 of the arc torch 1, a torch electrode 10 made of tungsten or the like as a first electrode, an electrode holder 11 for holding the torch electrode 10, and a space between the nozzle 9 and the electrode holder 11. And a flow path of an enveloped gas 12 supplied to an arc 4 (an arc discharge generation area) generated between the arc torch 1 and the material to be arced 2.

【００４５】汎用のＴＩＧ溶接用電源５は、アークトー
チ１に特定ガス１２を流す仕組みになっており、通常Ａ
ｒ（アルゴン）ガスを供給する。ナノカーボンの製造に
おいて、使用するガスの種類は特に限定されず、Ａｒ，
Ｈｅ（ヘリウム）などの希ガス，空気，Ｎ２（窒素）ガ
ス，ＣＯ２（二酸化炭素）等の炭酸ガス，Ｏ２（酸素）
ガス，Ｈ２（水素）ガス，若しくはこれらの混合ガスな
どを流して差し支えない。また、何も流さなくても良
い。但し、アークトーチ１にはガス１２を流した方がよ
り好ましい。The general-purpose power supply 5 for TIG welding has a structure in which a specific gas 12 flows through the arc torch 1.
Supply r (argon) gas. In the production of nanocarbon, the type of gas used is not particularly limited.
Noble gas such as He (helium), air, N 2 (nitrogen) gas, carbon dioxide gas such as CO 2 (carbon dioxide), O 2 (oxygen)
Gas, H 2 (hydrogen) gas, or a mixed gas thereof may flow. Also, it is not necessary to flow anything. However, it is more preferable to flow the gas 12 to the arc torch 1.

【００４６】特に、希ガスを使用した場合には、ナノカ
ーボンと希ガスとが化学反応を生じないことから、生成
されたナノカーボンが破壊される可能性が少ないため、
希ガスを使用するのが最も好ましい。即ち、大気中で
は、ナノカーボンと大気中の酸素などが化学反応（燃焼
する）を生じる可能性、即ち、生成されたナノカーボン
がガス化又は変質する可能性が高いことから、希ガスを
使用して、この反応を防ぐことは非常に効果的である。
また、十分なシールドガス１２を流せば、陰極堆積物が
第１電極（陰極）に堆積することを防止できる。仮に、
このシールドガス１２が少ないと堆積が発生して、第１
電極の形状を変形させてしまう場合がある。この場合、
アーク放電を不安定にしてしまうことになる。In particular, when a rare gas is used, since the nanocarbon and the rare gas do not cause a chemical reaction, the generated nanocarbon is less likely to be destroyed.
Most preferably, a noble gas is used. In other words, in the atmosphere, there is a high possibility that the nanocarbon and oxygen in the atmosphere may cause a chemical reaction (combustion), that is, the generated nanocarbon is likely to be gasified or deteriorated. Then, it is very effective to prevent this reaction.
Further, if a sufficient shield gas 12 is supplied, it is possible to prevent the cathode deposit from depositing on the first electrode (cathode). what if,
If the shielding gas 12 is small, deposition occurs,
The shape of the electrode may be deformed. in this case,
This will make the arc discharge unstable.

【００４７】従って、基本的に容器は必要ないが、作業
場所の清浄を保つため、不活性ガス中で行いたい場合、
あるいは風などに起因される対流の影響を防ぎたい場合
などには、被包手段である簡単な容器内（真空容器や加
圧容器でも良い。また、密閉型の容器でも開放型の容器
でも良い）に作業部を含む装置全体を入れても良い。容
器（外囲器）内の圧力は特に限定されないが、操作性の
面からは大気圧前後が良い。ここで、大気圧前後とは、
例えば、０．９〜１．１気圧（９０ｋＰａ〜１１０ｋＰ
ａ）程度を含む。同様に、大気とは、一般に、主天体を
取り巻く気体のガスであり、主に地球のものを言う。地
球では、窒素と酸素を主成分とし、他に二酸化炭素，ネ
オン，ヘリウム，メタン，水素などを少量含む混合物で
ある。また、水蒸気も含んでいる。Therefore, a container is basically unnecessary, but when it is desired to carry out the treatment in an inert gas in order to keep the work place clean,
Alternatively, when it is desired to prevent the influence of convection caused by wind or the like, the inside of a simple container (a vacuum container or a pressurized container may be used. Alternatively, a closed container or an open container may be used.) The whole device including the working unit may be put in the parentheses. The pressure in the container (envelope) is not particularly limited, but is preferably around atmospheric pressure from the viewpoint of operability. Here, around atmospheric pressure means
For example, 0.9 to 1.1 atm (90 kPa to 110 kP
a) Including degree. Similarly, the atmosphere is generally the gaseous gas surrounding the main celestial body and refers primarily to the Earth. On the earth, it is a mixture containing nitrogen and oxygen as main components and a small amount of carbon dioxide, neon, helium, methane, hydrogen and the like. It also contains water vapor.

【００４８】通常のＴＩＧ溶接では、トーチ電極１０に
トリウム入りＷ電極あるいはセリウム入りＷ電極が利用
される。ナノカーボンの製造においては、それらの電極
を利用しても良いが、Ｗの溶融微粒子が電子放出源に付
着するのを避けるため、純黒鉛をトーチ電極１０に用い
た方がよい。また、トーチ電極に、Ｍｏ若しくはＮｉな
どの高融点金属を主成分とする材料を使用してもよい。
トーチ電極１０の直径は特に限定されないが、汎用のト
ーチを利用するには、１〜７ｍｍ程度が良い。In ordinary TIG welding, a W electrode containing thorium or a W electrode containing cerium is used as the torch electrode 10. In the production of nanocarbon, those electrodes may be used, but pure graphite is preferably used for the torch electrode 10 in order to prevent the fused fine particles of W from adhering to the electron emission source. Further, a material mainly composed of a high melting point metal such as Mo or Ni may be used for the torch electrode.
The diameter of the torch electrode 10 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 7 mm in order to use a general-purpose torch.

【００４９】更に、汎用のＴＩＧ溶接トーチのように、
金属製電極ホルダ１１は水冷されることが望ましい。大
面積ナノカーボン基材の製造、或いはナノカーボン若し
くはナノカーボン基材の連続的大量生産のため、アーク
４を連続的に（或いは間欠的に）長時間発生させた場
合、第１電極であるトーチ電極１０および電極ホルダ１
１が加熱され過ぎてしまう。その結果、トーチ電極１０
の消耗が激しくなり、また、電極ホルダ１１自体が破損
する可能性が生じる。アークトーチ１にガス１２（特定
ガス）を流す等により電極ホルダ１１が冷却されれば、
電極ホルダ１１自体が加熱によって破損することは無く
なり、更に、トーチ電極１０も電極ホルダ１１で冷却さ
れるため、電極の消耗が抑制される。Further, like a general-purpose TIG welding torch,
It is desirable that the metal electrode holder 11 be water-cooled. When the arc 4 is generated continuously (or intermittently) for a long time for the production of a large-area nanocarbon substrate or the continuous mass production of nanocarbon or a nanocarbon substrate, the torch as the first electrode Electrode 10 and electrode holder 1
1 is overheated. As a result, the torch electrode 10
And the electrode holder 11 itself may be damaged. If the electrode holder 11 is cooled by flowing gas 12 (specific gas) to the arc torch 1,
The electrode holder 11 itself is not damaged by heating, and the torch electrode 10 is also cooled by the electrode holder 11, so that the consumption of the electrode is suppressed.

【００５０】アーク電流は、直流，直流パルス，交流及
び交流パルスが利用できるが、すす１４をより多く発生
させるためには、直流又は直流パルスが良い。直流若し
くは直流パルスを使用した場合、交流及び交流パルスを
使用した場合（被アーク材２に陰極点が交番的に形成さ
れる）に比べて、蒸発箇所の温度が高く、且つ加熱領域
が広いため、蒸発が盛んになる。よって、アーク電流に
直流若しくは直流パルスを使用した方がより好ましい。
アーク電流の値は５Ａ〜５００Ａの広い範囲で利用でき
る。被アーク材を破壊しないためには、３０Ａ〜３００
Ａが適当である。被アーク材の蒸発を高速にかつ十分に
発生させるには、１００〜３００Ａがより好ましい。ア
ークをパルス電流で運転する場合、その周波数は限定さ
れないが、汎用電源の実情から見て、１Ｈｚ〜５００Ｈ
ｚが適当である。As the arc current, a direct current, a direct current pulse, an alternating current and an alternating current pulse can be used. In order to generate more soot 14, a direct current or direct current pulse is preferable. When a direct current or a direct current pulse is used, the temperature of the evaporation point is higher and the heating area is wider than when an alternating current and an alternating current pulse are used (a cathode spot is formed alternately on the material to be arced 2). , Evaporation will flourish. Therefore, it is more preferable to use DC or DC pulse for the arc current.
The value of the arc current can be used in a wide range of 5A to 500A. In order not to destroy the material to be arced, 30A to 300A
A is appropriate. In order to sufficiently and quickly generate the evaporation of the material to be arced, 100 to 300 A is more preferable. When the arc is operated with a pulse current, its frequency is not limited, but from the fact of a general-purpose power supply, 1 Hz to 500 H
z is appropriate.

【００５１】尚、すすを回収する場合には、例えば、基
材となる回収板を回転させて、回転先の一箇所又は複数
箇所に配置したスクレーパーで剥ぎ取る、という方法が
使用できる。ここで、回収板は回転させなくても、前後
進運動でも同様である。更に、すすは、回収板に付着す
るだけでなく、大気中（気密容器中）にも浮遊する。従
って、大気中に浮遊するすすを、吸引装置およびフィル
タを用いて回収すれば、より回収率を上げることができ
る。When soot is collected, for example, a method of rotating a collecting plate serving as a base material and peeling it off with a scraper disposed at one or a plurality of rotation destinations can be used. Here, even if the recovery plate is not rotated, the same applies to the forward and backward movement. Furthermore, soot not only adheres to the recovery plate but also floats in the air (in an airtight container). Therefore, if the soot floating in the atmosphere is recovered using a suction device and a filter, the recovery rate can be further increased.

【００５２】ＴＩＧアークトーチの代わりに、ＭＩＧ
（ｍｅｔａｌ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−ｉｎｅｒｔ−ｇａ
ｓ）トーチ等を利用しても良い。また、ＴＩＧアークト
ーチに類似した構造を持つ装置（溶接用トーチ）、例え
ば、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｃｔ
ｉｖｅ−Ｇａｓ），プラズマガウジング（プラズマ切
断）用が利用できる。また、溶射用トーチ（プラズマス
プレイ用トーチ）や、溶鉱炉用移行型アークトーチを利
用してもよい。Instead of the TIG arc torch, MIG
(Metal-electrode-inert-ga
s) A torch or the like may be used. An apparatus (welding torch) having a structure similar to a TIG arc torch, for example, MAG (Metal-electrode-Act)
ive-Gas) and plasma gouging (plasma cutting). Further, a thermal spraying torch (plasma spray torch) or a transitional arc torch for a blast furnace may be used.

【００５３】被アーク材２は黒鉛を主成分とし、その形
状及びサイズは特に限定されないが、被アーク材２の蒸
発を容易にするため及び操作性の面からは、細い板状若
しくは細い棒状のものが良い。例えば、アーク電流が３
０〜３００Ａ程度の場合には、被アーク材２は、厚さ１
〜３ｍｍ、幅１０ｍｍ程度の細い板状若しくは細い棒状
のものが好ましい。更に、厚さ及び幅がある被アーク材
２を使用する場合には、アーク電流を大きくする必要が
ある。The material to be arced 2 is mainly composed of graphite, and its shape and size are not particularly limited. However, from the viewpoint of facilitating evaporation of the material to be arced 2 and operability, a thin plate or a thin rod is used. Things are good. For example, if the arc current is 3
In the case of about 0 to 300 A, the material to be arced 2 has a thickness of 1
A thin plate or a thin rod having a thickness of about 3 mm and a width of about 10 mm is preferable. Furthermore, when using the material to be arced 2 having a thickness and a width, it is necessary to increase the arc current.

【００５４】炭素材料を主成分とする（即ち、炭素材料
を大量に含んだ）被アーク材２は、トーチ電極１０の対
向電極である。この炭素材料としては、黒鉛，活性炭，
アモルファスカーボンなどが使用可能である。また、ア
ーク４の熱から被アーク材２を保護する（即ち、アーク
４の熱による被アーク材２の破壊される可能性を低減す
る）ためには、被アーク材２を冷却するため、水冷され
た電極台である水冷ベンチ３の上で加工すると良い。The material to be arced 2 containing a carbon material as a main component (ie, containing a large amount of the carbon material) is an electrode opposite to the torch electrode 10. The carbon materials include graphite, activated carbon,
Amorphous carbon or the like can be used. In order to protect the material to be arced 2 from the heat of the arc 4 (that is, to reduce the possibility of the material to be arced 2 being destroyed by the heat of the arc 4), the material to be arced 2 is cooled by water cooling. It is good to process on the water-cooled bench 3 which is a finished electrode stand.

【００５５】被アーク材２はよく乾燥していても良い
が、水分を含んでいても良い。但し、被アーク材２が水
分を含んでいると、アーク４のエネルギーが水分の蒸発
に吸収されてしまい、蒸発箇所の温度を上げ難くなるた
めには、乾燥している方がより好ましい。逆に、被アー
ク材２が濡れていたり、湿っていたり、水分を含んでい
たり、水中にあったりする場合、アーク４による被アー
ク材２の加熱を防ぐことができる。同様に被アーク材２
の加熱を防ぐためには、被アーク材２を直接水冷した
り、油冷したりすることができる。また、水や炭酸ガス
などの冷却媒体を、被アーク材２に吹き付けたり、スプ
レイしたりすることができる。The material to be arced 2 may be well dried or may contain moisture. However, if the material to be arced 2 contains moisture, the energy of the arc 4 is absorbed by the evaporation of the moisture, and it is more preferable that the material is dried in order to make it difficult to raise the temperature of the evaporation portion. Conversely, if the material to be arced 2 is wet, wet, contains moisture, or is in water, the arc 4 can prevent the material to be arced 2 from being heated. Similarly, the material to be arced 2
In order to prevent the heating of the material to be arced, the material to be arced 2 can be directly cooled with water or oil. In addition, a cooling medium such as water or carbon dioxide can be sprayed or sprayed on the material to be arced 2.

【００５６】被アーク材２は、純黒鉛でも良いが、蒸発
を促進する添加物やすすのナノサイズ化の触媒となるよ
うな添加物と黒鉛とが同時に蒸発するようなものが良
い。その添加物には、Ｌｉ（リチウム），Ｂ（ホウ
素），Ｍｇ（マグネシウム），Ａｌ（アルミニウム），
Ｓｉ（ケイ素），Ｐ（リン），Ｓ（硫黄），Ｋ（カリウ
ム），Ｃａ（カルシウム），Ｔｉ（チタン），Ｖ（バナ
ジウム），Ｃｒ（クロム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ
（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ
（銅），Ｚｎ（亜鉛），Ｇａ（ガリウム），Ｇｅ（ゲル
マニウム），Ａｓ（ヒ素），Ｙ（イットリウム），Ｚｒ
（ジルコニウム），Ｎｂ（ニオブ），Ｍｏ（モリブデ
ン），Ｒｈ（ロジウム），Ｐｄ（パラジウム），Ｉｎ
（インジウム），Ｓｎ（スズ），Ｓｂ（アンチモン），
Ｌａ（ランタン），Ｈｆ（ハフニウム），Ｔａ（タンタ
ル），Ｗ（タングステン），Ｏｓ（オスシウム），Ｐｔ
（白金），若しくはこれらの酸化物又は窒化物又は炭化
物又は硫化物又は塩化物又は硫酸化合物又は硝酸化合
物、若しくはそれらの混合物が利用できる。The material to be arced 2 may be pure graphite, but is preferably an additive which promotes evaporation and an additive which serves as a catalyst for nanosizing soot and graphite which evaporate simultaneously. The additives include Li (lithium), B (boron), Mg (magnesium), Al (aluminum),
Si (silicon), P (phosphorus), S (sulfur), K (potassium), Ca (calcium), Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese), Fe
(Iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Cu
(Copper), Zn (zinc), Ga (gallium), Ge (germanium), As (arsenic), Y (yttrium), Zr
(Zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Rh (rhodium), Pd (palladium), In
(Indium), Sn (tin), Sb (antimony),
La (lanthanum), Hf (hafnium), Ta (tantalum), W (tungsten), Os (ossium), Pt
(Platinum), or their oxides, nitrides, carbides, sulfides, chlorides, sulfates, nitrates, or mixtures thereof can be used.

【００５７】添加物は、黒鉛に含有させたり、内蔵させ
たりできる。また、添加物を黒鉛の表面に散布，塗布，
メッキ若しくはコートしても良い。更にまた、添加物を
黒鉛上に載せたり、黒鉛の間に挟んでも良い。つまり、
被アーク材２は、黒鉛と添加物とが同時にアーク４によ
って加熱されるような構造をしていれば良い。The additives can be contained in graphite or incorporated therein. In addition, the additive is sprayed on the surface of graphite, applied,
It may be plated or coated. Furthermore, the additive may be placed on graphite or sandwiched between graphite. That is,
The material to be arced 2 only needs to have a structure such that the graphite and the additive are simultaneously heated by the arc 4.

【００５８】被アーク材２を効率良く蒸発させるには、
丸棒、角棒、板などの端（材料の端部または端面）若し
くは穴部（貫通穴）に対してアーク放電を発生させるこ
とが好ましい。また、被アーク材２の端等以外、例えば
板などの水平面（即ち、板などの中央部等）に向かって
アーク４を照射する場合にも、すす１４は発生する。し
かし、より多量に発生させるためには、被アーク材２の
端等に照射したほうがより好ましい。逆に、被アーク材
２の端等以外に向かってアーク４を照射する場合には、
被アーク材２に凸部や凹部などを形成して、該凸部（凹
部を形成したことによる凸部を含む）等に向かってアー
ク４を照射したほうが好ましい。To evaporate the material to be arced 2 efficiently,
It is preferable to generate an arc discharge at an end (end or end face of a material) or a hole (through hole) of a round bar, a square bar, a plate, or the like. In addition, soot 14 is also generated when the arc 4 is irradiated to a horizontal plane such as a plate (that is, a central portion of a plate or the like) other than the end of the material to be arced 2 or the like. However, in order to generate a larger amount, it is more preferable to irradiate the end of the material to be arced 2 or the like. Conversely, when irradiating the arc 4 toward a portion other than the end of the material 2 to be arced,
It is preferable to form a convex portion or a concave portion on the material to be arced 2 and irradiate the arc 4 toward the convex portion (including the convex portion formed by forming the concave portion).

【００５９】図３（ａ）は、添加物２２を黒鉛２１の表
面に散布，塗布，メッキ若しくはコートした状態，若し
くは，黒鉛２１からなる黒鉛板上に添加物２２からなる
添加物板材を載せた構造を示している。同様に、図３
（ｂ）は、添加物２２の線材を黒鉛２１からなる黒鉛板
間に挟んだ構造を示している。FIG. 3A shows a state in which the additive 22 is sprayed, applied, plated, or coated on the surface of the graphite 21, or an additive plate made of the additive 22 is placed on a graphite plate made of the graphite 21. Shows the structure. Similarly, FIG.
(B) shows a structure in which a wire rod of the additive 22 is sandwiched between graphite plates made of graphite 21.

【００６０】黒鉛２１と添加物２２が同時に加熱される
と、蒸発温度の違いにより被アーク材２の蒸発が促進さ
れる。より詳細に述べると、黒鉛２１の昇華温度より
も、添加物２２、例えばＮｉやＹの蒸発温度の方が低い
ので、ＮｉやＹの微粒子が黒鉛に混ざっていると、それ
らが黒鉛２１内部で爆発的に蒸発するため、周囲の黒鉛
も粉砕される。このため、被アーク材２の微粒子化（被
アーク材２の蒸発）がより促進される。尚、ＮｉやＹに
ついては、冷却過程で凝集して微粒子を形成し、その微
粒子は単層カーボンナノチューブを成長させるための触
媒として働くことになる。When the graphite 21 and the additive 22 are heated at the same time, the evaporation of the material to be arced 2 is accelerated due to the difference in evaporation temperature. More specifically, since the additive 22, for example, the evaporation temperature of Ni or Y is lower than the sublimation temperature of the graphite 21, if fine particles of Ni or Y are mixed in the graphite, they will form inside the graphite 21. Due to the explosive evaporation, the surrounding graphite is also crushed. For this reason, atomization of the material to be arced 2 (evaporation of the material to be arced 2) is further promoted. Note that Ni and Y aggregate in the cooling process to form fine particles, and the fine particles serve as a catalyst for growing single-walled carbon nanotubes.

【００６１】被アーク材２端部から大量のすす１４を発
生させ、そのすす１４を基板に堆積させるためには、ア
ークトーチ１と被アーク材２のなす角度を４５度〜１３
５度の範囲としたほうが良い。In order to generate a large amount of soot 14 from the end of the material to be arced 2 and deposit the soot 14 on the substrate, the angle between the arc torch 1 and the material to be arced 2 must be 45 degrees to 13 degrees.
It is better to set the range to 5 degrees.

【００６２】ここで、アークトーチ１と被アーク材２の
なす角度について説明する。図４は、アークトーチ１と
被アーク材２のなす角度を示す図である。図４に示すよ
うに、まず、アークトーチ１のトーチ電極１０の略中心
軸を直線Ａとする。次に、被アーク材２が線状部材、例
えば断面形状が円柱や角柱などから構成される線材であ
る場合には、線状部材の略中心軸を直線Ｂとする。この
場合には、直線Ａと直線Ｂのなす角度（図４では９０
度）を意味している。同様にして、被アーク材２が板状
部材、例えば直方体からなる場合には、直方体のＸ軸又
はＹ軸又はＺ軸の何れかが、前記の直線Ｂに相当する。Here, the angle between the arc torch 1 and the material to be arced 2 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating an angle formed between the arc torch 1 and the material to be arced 2. As shown in FIG. 4, first, a substantially central axis of the torch electrode 10 of the arc torch 1 is set to a straight line A. Next, when the material to be arced 2 is a linear material, for example, a wire having a cross-sectional shape formed of a cylinder or a prism, the substantially central axis of the linear member is set to a straight line B. In this case, the angle between the straight line A and the straight line B (90 in FIG. 4)
Degree). Similarly, when the material to be arced 2 is a plate-shaped member, for example, a rectangular parallelepiped, any one of the X axis, the Y axis, and the Z axis of the rectangular parallelepiped corresponds to the straight line B.

【００６３】図５に示すように、アークトーチ１と被ア
ーク材２とが直線状（１８０度）に配置されていると、
すす１４の放出方向が広範囲に及ぶことになる。これ
は、アークスポット（被アーク材２におけるアーク放電
箇所）が安定せず、すす１４が前後左右いろいろな方向
に放出されるためである。この場合には、基板を、アー
ク放電領域に対向させて、予想されるすす１４の放出方
向を取り巻くように複数（円筒状の基板であれば１つ）
配置すれば良い。As shown in FIG. 5, when the arc torch 1 and the material to be arced 2 are arranged linearly (180 degrees),
The emission direction of the soot 14 will be wide. This is because the arc spot (the arc discharge location on the material to be arced 2) is not stable, and the soot 14 is emitted in various directions before, after, right and left. In this case, the substrate is opposed to the arc discharge region, and a plurality of substrates (one for a cylindrical substrate) are arranged so as to surround the expected soot 14 emission direction.
Just place them.

【００６４】図５に示す装置は、図１に示す装置の基材
に代えて、基材の機能を兼用した被覆部材１５を配設し
ている。この被覆部材１５は、ガラス，セラミックス、
金属などからなる開放容器である。被覆部材１５は、ア
ークトーチ１のトーチ電極１０と被アーク材２とアーク
４を囲むように、上下の面を開放した円筒状又は角柱状
の形状を有している。これにより、作業場所の清浄を保
ったり、あるいは風などに起因される対流の影響を防ぐ
ことができる。また、この被覆部材１５を気密容器とし
て、アークトーチ１と被アーク材２とアーク４を内包す
るようにすれば、アーク放電を不活性ガス中で行うこと
ができる。更に、この気密容器内に装置全体を入れるこ
とも可能である。The apparatus shown in FIG. 5 is provided with a covering member 15 having a function of the substrate, instead of the substrate of the apparatus shown in FIG. The covering member 15 is made of glass, ceramics,
It is an open container made of metal or the like. The covering member 15 has a cylindrical or prismatic shape with open upper and lower surfaces so as to surround the torch electrode 10 of the arc torch 1, the material to be arced 2, and the arc 4. Thereby, it is possible to keep the work place clean or prevent the influence of convection caused by wind and the like. Further, if the covering member 15 is used as an airtight container and includes the arc torch 1, the material to be arced 2, and the arc 4, the arc discharge can be performed in an inert gas. Furthermore, it is also possible to put the whole device in this airtight container.

【００６５】ここで、図５に示す被覆部材１５は、すす
１４を被着させる基材（回収部材）である基板としての
機能を兼用している。すなわち、すす１４が飛散する領
域を囲むように配置されるとともに、すす１４が被着す
るに足る大きさを有している。このような構成にすれ
ば、装置の構成要素を減らすことができる。勿論、基材
と被覆部材を別々に設けることが可能である。尚、この
被覆部材１５については、図１や図６など他の実施例に
ついても適用可能であることは言うまでもない。Here, the covering member 15 shown in FIG. 5 also functions as a substrate which is a base material (collection member) on which the soot 14 is adhered. In other words, the soot 14 is arranged so as to surround the area where the soot 14 scatters, and has a size sufficient for the soot 14 to be attached. With such a configuration, the number of components of the device can be reduced. Of course, the base member and the covering member can be provided separately. It is needless to say that this covering member 15 can be applied to other embodiments such as FIG. 1 and FIG.

【００６６】アークトーチ１と被アーク材２との距離は
０．１〜１０ｍｍが適当である。また、被アーク材２と
基板３との距離は１〜５０ｍｍが適当である。図１で
は、被アーク材２と基板３とがほぼ平行に配置されてい
るが、これらがなす角度は限定されず、例えば、垂直で
も良い。The distance between the arc torch 1 and the material to be arced 2 is suitably 0.1 to 10 mm. The distance between the material to be arced 2 and the substrate 3 is suitably 1 to 50 mm. In FIG. 1, the material to be arced 2 and the substrate 3 are arranged substantially in parallel, but the angle between them is not limited, and may be, for example, vertical.

【００６７】尚、被アーク材２の黒鉛が蒸発しても、被
アーク材２を所定方向に移動可能に保持する手段を設け
ておけば、黒鉛の蒸発の度合いに応じて、被アーク材２
とアークトーチ１のトーチ電極１０との間隔を調整する
ことが可能となる。勿論、トーチ電極１０を所定方向に
移動可能又はトーチ電極１０と被アーク材２の両方を移
動可能に保持する手段を設けておいても良い。これによ
り、最適な製造条件を維持すること等が可能となる。If a means is provided for holding the material to be arced 2 movable in a predetermined direction even if the graphite of the material to be arced 2 evaporates, the material to be arced 2 can be adjusted according to the degree of evaporation of the graphite.
It is possible to adjust the distance between the arc torch 1 and the torch electrode 10. Needless to say, means for holding the torch electrode 10 in a predetermined direction or holding both the torch electrode 10 and the material to be arced 2 may be provided. This makes it possible to maintain optimum manufacturing conditions and the like.

【００６８】また、被アーク材２の黒鉛が蒸発して、被
アーク材２の端又は被アーク材２の突状部の形状が変形
してきたら、他の端部等に移動させたり、端部が線状又
は面状の場合には、それらに沿って、トーチ電極１０と
被アーク材２の片方又は両方を、所定方向に移動可能に
保持する手段を設けておけば、同様に最適な製造条件を
維持すること等が可能となる。更にまた、上記の移動方
法２つを組み合わせると更に良い。When the graphite of the material to be arced 2 evaporates and the shape of the end of the material to be arced 2 or the protruding portion of the material to be arced 2 is deformed, it is moved to another end or the like. In the case where is a linear or planar shape, if means for holding one or both of the torch electrode 10 and the material to be arced 2 along them are provided so as to be movable in a predetermined direction, the same optimal manufacturing can be achieved. It is possible to maintain the conditions. Furthermore, it is even better to combine the above two moving methods.

【００６９】それから、アークトーチ１と被アーク材２
との相対移動については、手動（人間の手）で行っても
よいし、アークトーチ１を３方向（即ち、被アーク材２
に平行な面（Ｘ方向及びＹ方向）及びその面に垂直な方
向（Ｚ方向））に移動させる移動手段を有する装置を使
用して自動で行っても良い。特に、例えばＮＣ装置（数
値制御装置）等を使用すれば、被アーク材２の端（材料
の端部または端面）又は凹部や穴部（貫通穴）又は凸部
など、被アーク材２の所望部分にアーク４を照射するこ
とが可能となる。Then, the arc torch 1 and the material to be arced 2
Relative movement may be performed manually (by a human hand), or the arc torch 1 may be moved in three directions (ie, the material 2 to be arced).
May be automatically performed by using a device having a moving means for moving in a plane parallel to (X and Y directions) and a direction perpendicular to the plane (Z direction). In particular, if an NC device (numerical control device) or the like is used, the desired shape of the material to be arced 2 such as the end of the material to be arced 2 (the end or the end face of the material), a concave portion, a hole (through hole), or a convex portion. The portion can be irradiated with the arc 4.

【００７０】本発明による製造方法によれば、トーチ電
極１０と被アーク材２の間隔及び位置を調整しながら、
基板３を順次取り替えることにより、ナノカーボン又は
ナノカーボンを含むすす（ナノカーボンを含む複合材
料）の連続生産が可能である。また、基板３を連続的に
配置しておき、トーチ電極１０と被アーク材２の間隔を
調整しながら、基板３群に沿って相対移動させることに
より、ナノカーボン又はナノカーボンを含むすすの連続
生産が可能となる。更に、基板３が大面積の場合、トー
チ電極１０と被アーク材２の間隔及び位置を調整する
か、若しくは基板３自体を移動させることにより、大面
積ナノチューブ基材を製造することができる。According to the manufacturing method of the present invention, while adjusting the distance and the position between the torch electrode 10 and the material to be arced 2,
By sequentially replacing the substrate 3, continuous production of nanocarbon or soot containing nanocarbon (a composite material containing nanocarbon) is possible. Further, by continuously disposing the substrate 3 and moving the torch electrode 10 and the material to be arced 2 relatively along the group of substrates 3 while adjusting the distance between the torch electrode 10 and the material to be arced, continuous soot containing nanocarbon or nanocarbon can be obtained. Production becomes possible. Further, when the substrate 3 has a large area, a large-area nanotube substrate can be manufactured by adjusting the distance and position between the torch electrode 10 and the material to be arced 2 or by moving the substrate 3 itself.

【００７１】以上の製造方法において、アークトーチ１
に流す気体として空気や窒素を利用すると、Ｎを含んだ
ナノカーボン、いわゆるＣＮナノチューブが形成でき
る。また、被アーク電極として、Ｂを含む材料を含有し
た黒鉛若しくは金属触媒（添加物）等入り黒鉛，若しく
はＢを含む材料を散布，塗布，メッキ又はコートした黒
鉛，若しくはＢを含む材料及び添加物を含む材料を散
布，塗布，メッキ又はコートした黒鉛を用いると、ＢＣ
Ｎのネットワークを含んだナノカーボン、いわゆるＢＣ
Ｎナノチューブが形成できる。同様にして、雰囲気ガス
や添加物を変えることにより、種々のナノカーボンが形
成できる。ここで、Ｂはホウ素、Ｃは炭素、Ｎは窒素を
それぞれ示す。また、以上の方法によって製造したナノ
カーボンを含む電子放出源において、電子放出を阻害す
るナノ粒子を、酸化除去すると電子放出源の性能が向上
する。In the above manufacturing method, the arc torch 1
When air or nitrogen is used as the gas to be flowed into the N, nanocarbon containing N, so-called CN nanotube can be formed. As the electrode to be arced, graphite containing a material containing B or graphite containing a metal catalyst (additive) or a material containing B, or a graphite and a material containing B, or a material and an additive containing B, When using graphite that is sprayed, coated, plated or coated with a material containing
Nanocarbon containing N network, so-called BC
N nanotubes can be formed. Similarly, various nanocarbons can be formed by changing the atmosphere gas and additives. Here, B represents boron, C represents carbon, and N represents nitrogen. In the electron emission source containing nanocarbon produced by the above method, the performance of the electron emission source is improved by oxidizing and removing the nanoparticles that inhibit the electron emission.

【００７２】図６に示すように、すす１４の放出方向
は、前記した、アークトーチ１と被アーク材２との角度
を調整することにより、制御することができる。即ち、
図中の点線矢印で示す方向にアークトーチ１を傾ける
と、その傾きの大きさに応じて、基板３上に堆積するす
す１４の堆積位置を変えることが可能となる。ここで、
すす１４の放出方向とは、すす１４が基板３上に堆積す
る確立が最も高い（すす１４が最も厚く堆積する）領域
を指し示す。また、アーク４と基板３との成す角度を調
整することより、同様な制御が可能である。As shown in FIG. 6, the discharge direction of the soot 14 can be controlled by adjusting the angle between the arc torch 1 and the material 2 to be arced. That is,
When the arc torch 1 is tilted in the direction indicated by the dotted arrow in the drawing, the deposition position of the soot 14 deposited on the substrate 3 can be changed according to the degree of the tilt. here,
The emission direction of soot 14 indicates a region where soot 14 is most likely to be deposited on substrate 3 (soot 14 is deposited thickest). The same control can be performed by adjusting the angle formed between the arc 4 and the substrate 3.

【００７３】図６に示す装置は、図１に示す基材に加え
て、自然水やシリコーンオイルや油（アーク放電発生温
度以下で流動性のある油）などからなる流体（液体）１
６と該流体１６を収納し、ガラス，セラミックス、金属
などからなる開放容器である流体の容器１７を、すす１
４が飛散する領域に配設している。そして、流体の容器
１７は、内部に収納した流体１６中に、更に基板３を収
容している。尚、流体としては、上記以外にも、水溶液
・ドライアイス・液体窒素・液体ヘリウム等の低温冷媒
が使用できる。The apparatus shown in FIG. 6 includes, in addition to the base material shown in FIG. 1, a fluid (liquid) 1 made of natural water, silicone oil, oil (oil that is fluid at a temperature lower than the temperature at which arc discharge occurs), or the like.
6 and a fluid container 17 which is an open container made of glass, ceramics, metal, etc.
4 is arranged in an area where the scattered light is emitted. The fluid container 17 further accommodates the substrate 3 in the fluid 16 accommodated therein. In addition, other than the above, a low-temperature refrigerant such as an aqueous solution, dry ice, liquid nitrogen, and liquid helium can be used as the fluid.

【００７４】更に、この流体容器１７は、アーク４を囲
むように、上面を開放した円筒状又は角柱状の容器であ
る。これにより、作業場所の清浄を保ったり、あるいは
風などに起因される対流の影響を防ぐ被覆部材としての
機能を兼用している。すなわち、すす１４が飛散する領
域をカバーするように配置されるとともに、すす１４が
被着するに足る大きさを有している。このような構成に
すれば、装置の構成要素を減らすことができる。勿論、
この基材については、ナノカーボンのパターン化を行わ
ず、ナノカーボンを製造する場合には、必ずしも必要で
はない。Further, the fluid container 17 is a cylindrical or prismatic container having an open upper surface so as to surround the arc 4. This also serves as a covering member for keeping the work place clean or preventing the influence of convection caused by wind and the like. That is, the soot 14 is arranged so as to cover the area where the soot 14 scatters, and has a size sufficient for the soot 14 to be attached. With such a configuration, the number of components of the device can be reduced. Of course,
This substrate is not always necessary when nanocarbon is manufactured without patterning the nanocarbon.

【００７５】また、この場合流体でなくても、砂・ガラ
ス・セラミック・金属等の耐熱性微粒子（これらをまと
めて粒状体と呼ぶ）でも可能である。更には、前記流体
（液体）と前記耐熱性微粒子の混合物でもかまわない。
この場合、容器１７は、粒状体の容器又は流体及び粒状
体の容器とする。この流体容器１７等については、図１
や図６など他の実施例についても適用可能であることは
言うまでもない。In this case, it is also possible to use heat-resistant fine particles such as sand, glass, ceramic, metal, etc. (these are collectively referred to as a granular material) without being a fluid. Further, a mixture of the fluid (liquid) and the heat-resistant fine particles may be used.
In this case, the container 17 is a granular container or a fluid and granular container. FIG. 1 shows the fluid container 17 and the like.
It is needless to say that the present invention can be applied to other embodiments such as FIG.

【００７６】ここで、この流体容器から基板３を取り除
き、この流体容器１７を流体１６が循環するような閉じ
た系の流路を有する容器とする。そして、その流路の途
中に、ナノカーボンを含むすす１４を回収する機能を有
するろ過部材等を設ける。このような構成にすれば、す
す１４を連続的に回収することが可能となり、より簡単
な製造方法及びそれに使用する装置を提供することがで
きる。また、もちろん基板３を設置せず、流体表面にす
すを付着または流体中に沈着させた後、流体を精選、ろ
過して所定ナノカーボン材料を抽出、精選させてもよ
い。Here, the substrate 3 is removed from the fluid container, and the fluid container 17 is made a container having a closed system flow path through which the fluid 16 circulates. Then, a filtering member or the like having a function of collecting soot 14 containing nanocarbon is provided in the middle of the flow path. With such a configuration, soot 14 can be continuously collected, and a simpler manufacturing method and an apparatus used for the same can be provided. Alternatively, soot may be attached to the surface of the fluid or deposited in the fluid without installing the substrate 3, and then the fluid may be selected and filtered to extract and select the predetermined nanocarbon material.

【００７７】本発明による製造方法によれば、トーチ電
極１０と被アーク材２の間隔及び位置を調整しながら、
基板３を順次取り替えることにより、ナノカーボン又は
ナノカーボンを含むすす（ナノカーボンを含む複合材
料）の連続生産が可能である。また、基板３を連続的に
配置しておき、トーチ電極１０と被アーク材２の間隔を
調整しながら、基板３群に沿って相対移動させることに
より、ナノカーボン又はナノカーボンを含むすすの連続
生産が可能となる。更に、基板３が大面積の場合、トー
チ電極１０と被アーク材２の間隔及び位置を調整する
か、若しくは基板３自体を移動させることにより、大面
積ナノチューブ基材を製造することができる。According to the manufacturing method of the present invention, while adjusting the distance and the position between the torch electrode 10 and the material to be arced 2,
By sequentially replacing the substrate 3, continuous production of nanocarbon or soot containing nanocarbon (a composite material containing nanocarbon) is possible. Further, by continuously disposing the substrate 3 and moving the torch electrode 10 and the material to be arced 2 relatively along the group of substrates 3 while adjusting the distance between the torch electrode 10 and the material to be arced, continuous soot containing nanocarbon or nanocarbon can be obtained. Production becomes possible. Further, when the substrate 3 has a large area, a large-area nanotube substrate can be manufactured by adjusting the distance and position between the torch electrode 10 and the material to be arced 2 or by moving the substrate 3 itself.

【００７８】図７は、電子放出面を基板３上にパターン
状に形成する方法の一例を示している。この場合、マス
ク１３を基板３上に設置し、その上からすす１４を堆積
させており、このマスク１３を取り去れば、マスク１３
と同じパターンを呈する電子放出面が得られる。この
際、基板上３に、マスクの開口部に対応する電極等を設
けておけば、カソード電極等として使用可能である。ま
た、基板３を絶縁物とし、パターンの各島にそれぞれ配
線を施せば、それぞれの島から独立して電子放出が可能
となる。パネル型ディスプレイを製作する際に有用な製
造方法となる。FIG. 7 shows an example of a method of forming the electron emission surface on the substrate 3 in a pattern. In this case, a mask 13 is set on the substrate 3 and soot 14 is deposited on the mask 13. If the mask 13 is removed, the mask 13 is removed.
An electron emission surface having the same pattern as that of FIG. At this time, if an electrode or the like corresponding to the opening of the mask is provided on the substrate 3, it can be used as a cathode electrode or the like. Further, if the substrate 3 is made of an insulator and wiring is applied to each island of the pattern, electrons can be emitted independently from each island. This is a useful manufacturing method when manufacturing a panel-type display.

【００７９】尚、マスク１３は、基板３の上方（被アー
ク材２と基板３との間の空間）に設置しても良い。ま
た、マスク１３をアーク４の近傍に配設する場合には、
高融点金属，セラミックス，黒鉛などアークの高温およ
び熱衝撃に耐えるものを使用する。Incidentally, the mask 13 may be installed above the substrate 3 (the space between the arc-receiving member 2 and the substrate 3). When the mask 13 is arranged near the arc 4,
Use materials that withstand the high temperature and thermal shock of the arc, such as refractory metals, ceramics, and graphite.

【００８０】同様にして、使用する基板３に制限はな
い。基板３とその表面に堆積するすす１４との密着性を
向上するため、或いは、基板３とすす１４との電気的特
性をより良くする為に、基板３上に接着層２３を設けて
も良い。また、アーク４の熱から基板３を保護するため
に、製作時に基板３を冷却しても良い。基板３を冷却し
た方が、熱によって基板が破壊される（割れてしまう）
可能性を低減させることができるため、製作時に基板３
を冷却する手段を付加して、基板３を冷却した方が好ま
しい。Similarly, there is no limitation on the substrate 3 to be used. An adhesive layer 23 may be provided on the substrate 3 in order to improve the adhesion between the substrate 3 and the soot 14 deposited on the surface thereof, or to improve the electrical characteristics between the substrate 3 and the soot 14. . Further, in order to protect the substrate 3 from the heat of the arc 4, the substrate 3 may be cooled at the time of manufacture. When the substrate 3 is cooled, the substrate is destroyed (broken) by heat.
Since the possibility can be reduced, the substrate 3
It is preferable to add a means for cooling the substrate 3 to cool the substrate 3.

【００８１】交流アーク若しくは交流パルスアークの場
合、被アーク材２として純黒鉛，添加物等を含む材料を
含有させた黒鉛，又は、添加物等を含む材料を散布，塗
布，メッキ，コート（蒸着）若しくは注入した黒鉛を用
いることができる。一方、直流アーク若しくは直流パル
スアークの場合、純黒鉛は利用できないが、添加物等を
含む材料を含有させた黒鉛，又は、添加物等を含む材料
を散布，塗布，メッキ，コート（蒸着）若しくは注入し
た黒鉛を用いることができる。In the case of an AC arc or an AC pulse arc, the material to be arced 2 is pure graphite, graphite containing a material containing an additive, or the like, or a material containing an additive is sprayed, coated, plated, coated (deposited). ) Or injected graphite can be used. On the other hand, in the case of a DC arc or a DC pulse arc, pure graphite cannot be used, but graphite containing a material containing an additive or the like, or a material containing an additive or the like is sprayed, coated, plated, coated (deposited) or Injected graphite can be used.

【００８２】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、基板３とすす
（ナノカーボン）１４との密着性が悪い場合等に適用で
きる方法の一例を示している。図８（ａ）〜図８（ｃ）
は、図７に記載した方法の変形例であり、基板３上に接
着層２３が設けられている点のみが異なっている。FIGS. 8A to 8C show an example of a method applicable to a case where the adhesion between the substrate 3 and the soot (nanocarbon) 14 is poor. 8 (a) to 8 (c)
Is a modification of the method described in FIG. 7, except that an adhesive layer 23 is provided on the substrate 3.

【００８３】この方法では、まず、図８（ａ）に示すよ
うに、基板３上にパターニングされた接着層２３を形成
する。この接着層２３の形成には、スクリーン印刷法な
ど各種の方法が利用できる。また、接着層２３の材料と
しては、Ａｌペースト，導電性Ｃペーストなどの導電性
ペーストが利用可能である。次に、図８（ｂ）に示すよ
うに、それらの接着層２３が硬化する前に、図７の装置
にてすす（ナノカーボン）１４を堆積させる。In this method, first, a patterned adhesive layer 23 is formed on a substrate 3 as shown in FIG. Various methods such as a screen printing method can be used for forming the adhesive layer 23. In addition, as a material of the adhesive layer 23, a conductive paste such as an Al paste or a conductive C paste can be used. Next, as shown in FIG. 8B, soot (nanocarbon) 14 is deposited by the apparatus shown in FIG. 7 before the adhesive layers 23 are cured.

【００８４】その後、接着層２３を硬化させる。接着層
２３が硬化する際、接着層２３上に堆積したすす１４は
接着層２３と密着する。最後に、基板３全体を洗浄（例
えば水洗い）すれば、基板３上に堆積したすす１４は取
り除かれ、図８（ｃ）に示すように、接着層２３上に堆
積したすす１４がパターン状に形成される。尚、接着層
２３は、電子放出源として用いる場合には、カソード電
極やカソード配線として使用可能である。Thereafter, the adhesive layer 23 is cured. When the adhesive layer 23 is cured, the soot 14 deposited on the adhesive layer 23 comes into close contact with the adhesive layer 23. Finally, if the entire substrate 3 is washed (for example, washed with water), the soot 14 deposited on the substrate 3 is removed, and the soot 14 deposited on the adhesive layer 23 is formed in a pattern as shown in FIG. It is formed. When used as an electron emission source, the adhesive layer 23 can be used as a cathode electrode or a cathode wiring.

【００８５】本発明の製造方法によって製造したナノカ
ーボンの電子放出源の利用方法としては、従来の二極管
方式若しくは三極管方式が利用できる。特に、表示管，
表示パネル，発光素子，発光管，発光パネル等に好適で
ある。更には、特定の箇所に生成したナノカーボンから
電子放出を行うことで、複雑なパターンの表示装置への
応用も可能である。As a method of utilizing the electron emission source of nanocarbon produced by the production method of the present invention, a conventional diode or triode method can be used. In particular, display tubes,
It is suitable for a display panel, a light emitting element, a light emitting tube, a light emitting panel, and the like. Further, by emitting electrons from the nanocarbon generated at a specific location, application to a display device having a complicated pattern is also possible.

【００８６】本発明の製造方法によって製造したナノカ
ーボン、又はナノカーボンと金属微粒子との複合すす
は、水素吸蔵体として好適に利用できる。The nanocarbon produced by the production method of the present invention or the composite soot of nanocarbon and metal fine particles can be suitably used as a hydrogen storage material.

【００８７】具体的実験結果の一例を以下に示す。図９
は、図１及び図７の装置を用いて、ＴＵＴの文字列状に
製造した電子放出源の写真である。基材となる基板は導
電性Ｓｉである。被アーク材にはＮｉ／Ｙを含有した黒
鉛板（Ｎｉ及びＹ含有量：４．２及び１．０ｍｏｌ％、
板厚：２ｍｍ、幅５ｍｍ）を用い、直流電流１００Ａで
開放大気中（大気圧下）において製造したものである。An example of specific experimental results is shown below. FIG.
8 is a photograph of an electron emission source manufactured in a TUT character string using the apparatus of FIGS. 1 and 7. The substrate serving as the base material is conductive Si. The material to be arced is a graphite plate containing Ni / Y (Ni and Y content: 4.2 and 1.0 mol%,
(Plate thickness: 2 mm, width: 5 mm), and manufactured in open air (under atmospheric pressure) at a direct current of 100 A.

【００８８】尚、黒鉛板の代わりに、活性炭又はアモル
ファスカーボン又は触媒金属を含有した黒鉛などを用い
た場合にも、ほぼ同様の結果がでた。また、特定ガス、
特に、希ガスを使用した場合には、生成されたナノカー
ボンの収量が増加した。ここから、希ガスを使用するこ
とが、非常に効果的であることを確認した。Note that substantially the same results were obtained when graphite containing activated carbon, amorphous carbon, or a catalyst metal was used instead of the graphite plate. In addition, specific gas,
In particular, when a rare gas was used, the yield of the generated nanocarbon was increased. From this, it was confirmed that the use of a rare gas was very effective.

【００８９】同堆積物の走査型電子顕微鏡写真を図１０
に示す。ナノサイズの構造物が一面に分散していること
が分かる。この堆積物中には、図１１に示すように、単
層カーボンナノチューブやナノホーンなどが含まれてい
た。ここで、ナノホーンとは、グラファイトシートを円
錐状に丸めた形状を持ち、先端も円錐状に閉じているカ
ーボンナノ粒子を示す（文献「Pore structure of sing
le-wall carbonnanohorn aggregates／K.Murata, K.Kan
eko, F.Kokai, K.Takahashi,M.Yudasaka, S.Iijima／Ch
em. Phys. Lett., vol. 331, pp.14-20 (2000)」参
照）。FIG. 10 shows a scanning electron micrograph of the deposit.
Shown in It can be seen that the nano-sized structures are dispersed all over. This deposit contained single-walled carbon nanotubes, nanohorns, and the like, as shown in FIG. Here, the nanohorn refers to a carbon nanoparticle having a shape obtained by rounding a graphite sheet in a conical shape, and having a tip closed in a conical shape (see “Pore structure of sing”).
le-wall carbonnanohorn aggregates / K.Murata, K.Kan
eko, F.Kokai, K.Takahashi, M.Yudasaka, S.Iijima / Ch
em. Phys. Lett., vol. 331, pp. 14-20 (2000) ”).

【００９０】同試料を用い二極管構造の蛍光発光管で電
子を放出させ、蛍光面に照射したところ、蛍光面が発光
することを目視で観測した。ここで、黒鉛板の代わり
に、活性炭又はアモルファスカーボン又は添加物を含有
した黒鉛などを用いた場合の結果や、特定ガスを使用し
た場合の効果は、図９の場合と同様であった。Using the same sample, electrons were emitted by a fluorescent tube having a diode structure, and the fluorescent screen was irradiated with light. It was visually observed that the fluorescent screen emitted light. Here, the result when using activated carbon, amorphous carbon, graphite containing an additive or the like instead of the graphite plate, and the effect when using a specific gas were the same as those in FIG.

【００９１】上記の各実施例では、基材（基板３）上の
ナノカーボンをそのまま利用する例を示したが、基材
（基板３）から分離・回収して、ナノカーボンと金属微
粒子との複合体として利用することも勿論可能である。
更に、該すすを精製して、単体のナノチューブ等のナノ
カーボンとして使用することも勿論可能である。In each of the above embodiments, an example in which the nanocarbon on the substrate (substrate 3) is used as it is has been described. Of course, it can be used as a composite.
Further, it is of course possible to purify the soot and use it as nanocarbon such as a single nanotube.

【００９２】図１２乃至図１４は、図１に示す装置を用
いて製造し、基材（基板３）から回収したすすを透過電
子顕微鏡で観察したものである。図１２は低倍率で撮影
したものである。図１２では、色の薄い個所が炭素材料
であり、濃い個所が金属微粒子であり、それらが混在し
て凝縮している。ニードル状の単層ナノチューブの束
が、該凝縮物端部から突出しているのがわかる。FIGS. 12 to 14 show the results obtained by using the apparatus shown in FIG. 1 and the soot collected from the base material (substrate 3) observed by a transmission electron microscope. FIG. 12 is a photograph taken at a low magnification. In FIG. 12, the light-colored portions are carbon materials, and the dark-colored portions are metal fine particles, which are mixed and condensed. It can be seen that a bundle of needle-like single-wall nanotubes protrudes from the end of the condensate.

【００９３】図１３は、別の視野を高倍率で観察したも
のである。図１３は、単層カーボンナノチューブが束状
に形成されていることを示す。単層カーボンナノチュー
ブは金属微粒子を触媒として成長している。図１４は、
更に別視野を高倍率で観察したものである。図１４で
は、カーボンナノホーンが存在していることがわかる。FIG. 13 shows another visual field observed at a high magnification. FIG. 13 shows that single-walled carbon nanotubes are formed in a bundle. Single-walled carbon nanotubes are grown using metal fine particles as a catalyst. FIG.
Further, another visual field was observed at a high magnification. FIG. 14 shows that carbon nanohorns are present.

【００９４】図１２乃至図１４に示した試料の成分は、
凡そ７０〜８０ｍｏｌ％の炭素，２〜１０ｍｏｌ％の酸
素，１〜５ｍｏｌ％のイットリウム（Ｙ），および４〜
２０ｍｏｌ％のニッケル（Ｎｉ）が含まれる。また、１
〜３０ｍｏｌ％が単層ナノチューブであり、０．１〜５
ｍｏｌ％がナノホーンである。更にまた、０．１〜５ｍ
ｏｌ％の多層ナノチューブも観察した。残りの炭素成分
はカーボンナノ微粒子及びアモルファス状炭素である。The components of the samples shown in FIGS.
Approximately 70-80 mol% carbon, 2-10 mol% oxygen, 1-5 mol% yttrium (Y), and 4-
Contains 20 mol% of nickel (Ni). Also, 1
３０30 mol% are single-walled nanotubes,
mol% is the nanohorn. Furthermore, 0.1-5m
ol% of multi-walled nanotubes were also observed. The remaining carbon components are carbon nanoparticles and amorphous carbon.

【００９５】本発明の製造方法によって製造したナノカ
ーボン若しくはナノカーボンと金属微粒子を含む複合す
す（複合材料）は、水素等吸蔵体に利用できる。図１２
乃至図１４に示したすすの水素吸蔵率を容量法により計
測したところ、常温３０気圧で１〜１０ｗｔ％であっ
た。また、常温常圧では、０．１〜１ｗｔ％であった。
製造条件を最適化することにより、これ以上の値が見込
まれる。このため、本発明の製造方法によって製造した
ナノカーボンを含むすすは、該すす自体が水素等の吸蔵
体に好適である。更に付け加えると、アモルファスカー
ボン微粒子も水素を吸蔵できる空間を有している。ま
た、ＮｉやＹなどの金属成分も水素吸蔵性であるため、
水素等の吸蔵体に好適である。したがって、該すすから
ナノカーボンをわざわざ分離する作業は必ずしも必要で
はない。The composite soot (composite material) containing nanocarbon or nanocarbon and metal fine particles produced by the production method of the present invention can be used for an occlusion material such as hydrogen. FIG.
When the hydrogen absorption rate of soot shown in FIG. 14 was measured by the volumetric method, it was 1 to 10 wt% at room temperature and 30 atm. At room temperature and normal pressure, the content was 0.1 to 1 wt%.
By optimizing the manufacturing conditions, higher values are expected. For this reason, soot containing nanocarbon produced by the production method of the present invention is suitable for an occluder such as hydrogen itself. In addition, the amorphous carbon fine particles also have a space capable of storing hydrogen. In addition, since metal components such as Ni and Y are also hydrogen absorbing,
It is suitable for an occluder such as hydrogen. Therefore, the operation of separating the nanocarbon from the soot is not always necessary.

【００９６】本発明の製造方法によって製造したナノカ
ーボンは、すすの中に単層ナノチューブと同時に、多層
カーボンナノチューブ，カーボンナノホーン，カーボン
ナノ微粒子，アモルファス状炭素，フラーレンが含まれ
ているという特徴がある。このため、該すすからナノカ
ーボンを分離する作業を行えば、１種類又は複数種類の
ものからなるナノカーボンとして利用することが可能で
ある。ここで、すすからナノカーボンを分離・精製する
には、ふるい，遠心分離による巨大粒子の除去，過熱酸
化によるアモルファス成分の除去，酸・アルカリ・王水
・逆王水による金属成分の除去などの方法が利用でき
る。The nanocarbon produced by the production method of the present invention is characterized in that soot contains multi-walled carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanoparticles, amorphous carbon, and fullerene in addition to single-walled nanotubes. . For this reason, if the operation of separating nanocarbon from the soot is performed, it can be used as one or more types of nanocarbon. Here, to separate and purify nanocarbon from soot, sieving, removal of giant particles by centrifugation, removal of amorphous components by overheating oxidation, removal of metal components by acid, alkali, aqua regia, reverse aqua regia, etc. Methods are available.

【００９７】尚、多層カーボンナノチューブについて
は、トーチ電極に黒鉛を用いた場合に存在する。これ
は、黒鉛トーチ電極表面で合成された多層カーボンナノ
チューブが吹き飛ばされ、すす中に混入するからであ
る。ＣＮナノチューブ，ＣＮナノファイバ，ＣＮナノ粒
子は、シールドガスに窒素を用いることで製造される。
ＢＣＮナノチューブ，ＢＣＮナノファイバ，ＢＣＮナノ
粒子についても，炭素電極にＢを入れておき、シールド
ガスに窒素を用いることで製造される。すすは複数種の
ナノカーボンの混合物である。Incidentally, multi-walled carbon nanotubes exist when graphite is used for the torch electrode. This is because the multi-walled carbon nanotubes synthesized on the surface of the graphite torch electrode are blown off and mixed into the soot. CN nanotubes, CN nanofibers, and CN nanoparticles are produced by using nitrogen as a shielding gas.
BCN nanotubes, BCN nanofibers, and BCN nanoparticles are also manufactured by putting B in a carbon electrode and using nitrogen as a shielding gas. Soot is a mixture of several types of nanocarbon.

【００９８】また、ナノカーボンと金属微粒子を含む複
合又は混合すす（複合又は混合材料）については、添加
物として添加（塗布）しているのが、金属だけではない
ので、厳密には金属微粒子を含む添加物微粒子となる。
この金属微粒子の大きさは、約１ｎｍ〜典型的には最大
１μｍ（元の添加物サイズ最大１０μｍまで）である。
材質は、添加物組成物およびその炭化物等となってい
る。金属微粒子は、アークの高温により溶融・蒸発・微
粒子化し、冷却過程で凝集することにより生ずる。金属
微粒子は、単一添加物の場合、単体若しくは炭化物の状
態で存在する。また、複数添加物の場合、単体および合
金およびそれらの炭化物の状態で存在する。In addition, as for the composite or mixed material (composite or mixed material) containing nanocarbon and metal fine particles, since not only metal is added (coated) as an additive, strictly speaking, metal fine particles are used. Additive fine particles.
The size of the metal microparticles is from about 1 nm to typically up to 1 μm (up to the original additive size of up to 10 μm).
The material is an additive composition and its carbide. The metal fine particles are generated by melting, evaporating, and forming fine particles due to the high temperature of the arc, and aggregating in a cooling process. In the case of a single additive, the metal fine particles exist in a simple substance or in a carbide state. In the case of a plurality of additives, they exist in the form of a simple substance, an alloy, and a carbide thereof.

【００９９】図１５は、電子放出源の電子放出特性を測
定するための装置を示す図である。ナノカーボンと金属
微粒子を含むすす１４を電子放出材料として使用した電
子放出源（電子放出素子）と、単層カーボンナノチュー
ブを電子放出材料として使用した従来の電子放出源の電
子放出特性を測定して比較するためのものである。図１
５において、真空チャンバ１００中に、基板（カソード
基板）３とアノード基板１０３が対向配置されている。
基板３の上には、カソード電極１０１とすす１４の層
（エミッタ層）が積層形成されている。アノード基板１
０３の上には、アノード電極（兼引出し電極）１０２が
形成されている。基板３とアノード基板１０３間の距離
は、１００μｍに設定されている。また、カソード電極
１０１とアノード電極１０２との間には、直流電源１０
４及び電流計１０５が直列接続されている。FIG. 15 is a diagram showing an apparatus for measuring the electron emission characteristics of an electron emission source. By measuring the electron emission characteristics of an electron emission source (electron emission element) using soot 14 containing nanocarbon and metal fine particles as an electron emission material and a conventional electron emission source using single-walled carbon nanotubes as an electron emission material It is for comparison. FIG.
In 5, the substrate (cathode substrate) 3 and the anode substrate 103 are arranged in the vacuum chamber 100 to face each other.
On the substrate 3, a cathode electrode 101 and a soot 14 layer (emitter layer) are laminated. Anode substrate 1
On the electrode 03, an anode electrode (also serving as an extraction electrode) 102 is formed. The distance between substrate 3 and anode substrate 103 is set to 100 μm. A DC power supply 10 is provided between the cathode electrode 101 and the anode electrode 102.
4 and ammeter 105 are connected in series.

【０１００】図１６は、図１５の測定装置を用いて、ナ
ノカーボンと金属微粒子を含むすす１４を電子放出材料
として使用した電子放出源の電子放出特性と、すす１４
の代わりに単層カーボンナノチューブを電子放出材料と
して使用した電子放出源の電子放出特性とを比較したデ
ータである。ここで、単層カーボンナノチューブは、従
来の真空アーク放電法により製造したものである。図１
６に示すように、大気中で製造したすす１４（ナノカー
ボン）を用いた電子放出源は、従来の真空中で製造した
単層カーボンナノチューブを使用した電子放出源と比較
して、初期の立ち上がり特性も遜色がなく、ほぼ同等の
電子放出特性を示すことがわかる。FIG. 16 shows an electron emission characteristic of an electron emission source using soot 14 containing nanocarbon and metal fine particles as an electron emission material, using the measuring apparatus of FIG.
7 is data comparing the electron emission characteristics of an electron emission source using single-walled carbon nanotubes as an electron emission material instead of. Here, the single-walled carbon nanotube is manufactured by a conventional vacuum arc discharge method. FIG.
As shown in FIG. 6, the electron emission source using soot 14 (nanocarbon) manufactured in the atmosphere has an initial rise compared to the conventional electron emission source using single-walled carbon nanotubes manufactured in vacuum. It can be seen that the characteristics are not inferior and show almost the same electron emission characteristics.

【０１０１】本発明の製造方法によって製造したナノカ
ーボンは、二次電池電極への混合物，二次電池電極，燃
料電池電極への混合物，二次電池電極に利用できる。本
発明の製造方法によって製造したナノカーボンは、ゴ
ム，プラスチック，樹脂，セラミックス，鉄鋼，コンク
リートなどへの混合物として利用できる。該ナノカーボ
ンをこれらの材料に混合することにより、強度，熱伝導
性，電気導電性などを改善できる。The nanocarbon produced by the production method of the present invention can be used for a mixture for a secondary battery electrode, a mixture for a secondary battery electrode, a fuel cell electrode, and a secondary battery electrode. The nanocarbon produced by the production method of the present invention can be used as a mixture with rubber, plastic, resin, ceramics, steel, concrete and the like. By mixing the nanocarbon with these materials, strength, thermal conductivity, electrical conductivity, and the like can be improved.

【０１０２】また、上記の各実施例では、基材（基板
３）の形状として、平板状のものを使用したが、円柱状
や角柱状等の柱状のものや球状のものを使用しても良
い。In each of the above embodiments, the base material (substrate 3) has a flat plate shape. However, the base material (substrate 3) may have a columnar shape such as a columnar shape or a prismatic shape, or a spherical shape. good.

【０１０３】同様に、上記の各実施例では、基材（基板
３）の材質として、導電性Ｓｉのもの（導電性基板）を
使用したが、ガラスやセラミック等の絶縁性基板，導電
性基板表面に絶縁膜を形成した絶縁性基板，金属等の導
電性基板，絶縁性基板表面に導電膜を形成した導電性基
板などを使用することも可能である。また、基板以外に
も、フィルム等の可撓性部材を使用することも可能であ
る。更に、アーク放電の発生領域の近傍に配設する場合
には、耐熱性を備える基材を使用する必要がある。Similarly, in each of the above embodiments, a conductive Si substrate (conductive substrate) was used as the material of the substrate (substrate 3). However, an insulating substrate such as glass or ceramic, or a conductive substrate was used. It is also possible to use an insulating substrate having an insulating film formed on the surface, a conductive substrate made of metal or the like, a conductive substrate having a conductive film formed on the surface of the insulating substrate, or the like. In addition to the substrate, a flexible member such as a film can be used. Further, in the case of disposing in the vicinity of the arc discharge generating region, it is necessary to use a substrate having heat resistance.

【０１０４】[0104]

【発明の効果】本発明によれば、ナノカーボンの極めて
容易な製造方法，パターン化方法及び製造装置（パター
ン化装置を含む）を提供することができる。また、製造
が容易で、かつ、連続大量生産が可能な炭素系ナノ材料
とそれを用いた電子放出源（電子放出源用基板）及び水
素吸蔵材などの製造方法，パターン化方法及び製造装置
を提供することができる。更にまた、任意の一箇所又は
複数箇所に任意のパターン状にナノカーボン群を容易に
パターン化（製造）する方法及びパターン化（製造）装
置を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a very simple method for producing nanocarbon, a patterning method and a production apparatus (including a patterning apparatus). In addition, a carbon-based nanomaterial that is easy to manufacture and can be mass-produced continuously, and a method of manufacturing an electron emission source (substrate for an electron emission source) and a hydrogen storage material using the same, a patterning method, and a manufacturing apparatus are provided. Can be provided. Furthermore, it is possible to provide a method and a patterning (manufacturing) apparatus for easily patterning (manufacturing) the nanocarbon group in an arbitrary pattern at any one or a plurality of places.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】ナノカーボン（ナノカーボンと金属微粒子との
複合すす）の製造装置の概略を示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing an apparatus for producing nanocarbon (composite soot of nanocarbon and metal fine particles).

【図２】図１のナノカーボンの製造装置の部分拡大断面
図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the nanocarbon manufacturing apparatus of FIG.

【図３】被アーク材（第２電極）に添加物を加えた変形
例を示す図である。FIG. 3 is a view showing a modified example in which an additive is added to a material to be arced (second electrode).

【図４】アークトーチ１と被アーク材２のなす角度を示
す図である。FIG. 4 is a view showing an angle between an arc torch 1 and a material to be arced 2;

【図５】アークトーチ１と被アーク材２とが直線状（１
８０°）に配置されている場合を示す図である。FIG. 5 shows that the arc torch 1 and the material to be arced 2 are linear (1).
80 °).

【図６】アークトーチ１と被アーク材２との角度を調整
してすす１４の放出方向を制御することを示す図であ
る。FIG. 6 is a view showing that the direction of the soot 14 is controlled by adjusting the angle between the arc torch 1 and the material 2 to be arced.

【図７】特定の箇所にナノカーボンを形成（パターン
化）する方法の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of forming (patterning) nanocarbon at a specific location.

【図８】特定の箇所にナノカーボンを形成（パターン
化）する方法の他の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing another example of a method of forming (patterning) nanocarbon at a specific location.

【図９】図７の方法を使用して作製したパターン状電子
放出源（ＴＵＴ文字列）を示す図である。FIG. 9 is a view showing a patterned electron emission source (TUT character string) manufactured by using the method of FIG. 7;

【図１０】図９で作成したパターン状電子放出源の表面
（堆積物の表面）の状態を示す図である。10 is a diagram showing a state of a surface (a surface of a deposit) of the patterned electron emission source created in FIG. 9;

【図１１】図１０のパターン状電子放出源（堆積物）中
に存在する単層カーボンナノチューブを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing single-walled carbon nanotubes present in the patterned electron emission source (deposit) of FIG.

【図１２】図１に示す装置を用いて製造したすすのＴＥ
Ｍ写真（低倍率写真）である。FIG. 12 shows TE of soot manufactured using the apparatus shown in FIG.
It is an M photograph (low magnification photograph).

【図１３】図１に示す装置を用いて製造したすす（単層
ナノチューブと金属微粒子の複合体）のＴＥＭ写真（高
倍率写真）である。FIG. 13 is a TEM photograph (high-magnification photograph) of soot (composite of single-walled nanotube and metal fine particles) manufactured using the apparatus shown in FIG.

【図１４】図１に示す装置を用いて製造したすす（ナノ
ホーン）のＴＥＭ写真（高倍率写真）である。FIG. 14 is a TEM photograph (high magnification photograph) of soot (nanohorn) manufactured using the apparatus shown in FIG.

【図１５】本発明の実施例に係る電子放出源の電子放出
特性を測定する装置の概略図である。FIG. 15 is a schematic diagram of an apparatus for measuring electron emission characteristics of an electron emission source according to an embodiment of the present invention.

【図１６】本発明の実施例に係る電子放出源の電子放出
特性を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing electron emission characteristics of an electron emission source according to an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…アークトーチ、 ２…被アーク材、 ３…基板、 ４…アーク、 ５…電源、 ６…ガスボンベ、 ７…ガス調整器及び流量計、 ８…アークトーチの先端部、 ９…アークトーチのノズル、 １０…トーチ電極、 １１…電極ホルダ、 １２…被包ガス、 １３…マスク、 １４…堆積したすす（ナノカーボン）、 １５…被覆部材、 １６…流体（液体）、 １７…流体／粒状体の容器（流体／粒状体の収納容
器）、 ２１…黒鉛、 ２２…添加物、 ２３…接着層、 １００…真空チャンバ、 １０１…カソード電極、 １０２…アノード電極、 １０３…アノード基板、 １０４…直流電源、 １０５…電流計。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Arc torch, 2 ... Material to be arced, 3 ... Substrate, 4 ... Arc, 5 ... Power supply, 6 ... Gas cylinder, 7 ... Gas regulator and flowmeter, 8 ... Tip of arc torch, 9 ... Arc torch nozzle Reference numeral 10: torch electrode, 11: electrode holder, 12: encapsulating gas, 13: mask, 14: deposited soot (nanocarbon), 15: covering member, 16: fluid (liquid), 17: fluid / granular material Container (storage container for fluid / granules), 21 ... graphite, 22 ... additive, 23 ... adhesive layer, 100 ... vacuum chamber, 101 ... cathode electrode, 102 ... anode electrode, 103 ... anode substrate, 104 ... DC power supply, 105 ... ammeter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 茂生 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 4G046 CA00 CB01 CC06 5C031 DD17 5C127 AA01 BA13 BA15 BB07 CC03 DD07 EE02 EE03 5C135 AA13 AA15 AB07 AC01 HH02 HH04 (54)【発明の名称】 ナノカーボンの製造方法及びその方法を用いて製造されたナノカーボン及びナノカーボンと金属 微粒子を含む複合材料又は混合材料，ナノカーボンの製造装置、ナノカーボンのパターン化方法 及びその方法を用いてパターン化されたナノカーボン基材及びそのパターン化されたナノカーボ ン基材を用いた電子放出源 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Ito 629 Oshiba, Mobara-shi, Chiba Futaba Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 4G046 CA00 CB01 CC06 5C031 DD17 5C127 AA01 BA13 BA15 BB07 CC03 DD07 EE02 EE03 5C135 AA13 AA15 AB07 AC01 HH02 HH04 (54) [Title of the Invention] Nanocarbon production method, nanocarbon produced by using the method, composite material or mixed material containing nanocarbon and metal fine particles, nanocarbon production equipment, nanocarbon Patent application title: Nanocarbon substrate patterned by using the method and electron emission source using the patterned nanocarbon substrate

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】第１電極と、炭素材料を主成分とする第２
電極を、大気中又は空気中で対向配置する工程と、 前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させる工程と、 前記第２電極の前記炭素材料を前記アーク放電により蒸
発させてナノカーボンを含むすすを発生させる工程と、 前記ナノカーボンを含むすすを回収する工程を備えたこ
とを特徴とするナノカーボンの製造方法。A first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material.
Disposing electrodes in air or air; applying voltage between the first electrode and the second electrode to generate an arc discharge; and disposing the carbon material of the second electrode. A method for producing nanocarbon, comprising: a step of generating soot containing nanocarbon by evaporation by the arc discharge; and a step of collecting soot containing nanocarbon. 【請求項２】前記第１電極が、アークトーチに設けられ
たトーチ電極であり、該トーチ電極と前記第２電極を相
対移動させながら、前記第２電極の前記炭素材料を前記
アーク放電により蒸発させてナノカーボンを含むすすを
発生させる工程を備えたことを特徴とする請求項１記載
のナノカーボンの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the first electrode is a torch electrode provided on an arc torch, and the carbon material of the second electrode is evaporated by the arc discharge while relatively moving the torch electrode and the second electrode. 2. The method for producing nanocarbon according to claim 1, further comprising a step of generating soot containing nanocarbon. 【請求項３】前記アーク放電の発生領域に対向させて基
材を配置し、前記ナノカーボンを含むすすを該基材を介
して回収する工程を備えたことを特徴とする請求項１記
載のナノカーボンの製造方法。3. The method according to claim 1, further comprising the step of arranging a base material so as to face the arc discharge generating region, and collecting the soot containing the nanocarbon through the base material. Manufacturing method of nanocarbon. 【請求項４】前記アーク放電の発生領域に対向させて流
体又は粒状体を配置し、前記ナノカーボンを含むすすを
該流体又は粒状体を介して回収する工程を備えたことを
特徴とする請求項１記載のナノカーボンの製造方法。4. The method according to claim 1, further comprising the step of arranging a fluid or a granular material so as to face the arc discharge generating region, and recovering the soot containing the nanocarbon via the fluid or the granular material. Item 10. A method for producing nanocarbon according to Item 1. 【請求項５】前記第１電極と前記第２電極のなす角度
は、４５度乃至１３５度の範囲であることを特徴とする
請求項１記載のナノカーボンの製造方法。5. The method according to claim 1, wherein an angle between the first electrode and the second electrode ranges from 45 degrees to 135 degrees. 【請求項６】前記すすは、単層カーボンナノチューブ，
カーボンナノホーン，多層カーボンナノチューブ，カー
ボンナノファイバ，カーボンナノ粒子，ＣＮナノチュー
ブ，ＣＮナノファイバ，ＣＮナノ粒子，ＢＣＮナノチュ
ーブ，ＢＣＮナノファイバ，ＢＣＮナノ粒子，フラーレ
ン，若しくはこれらの混合物からなるナノカーボン材料
を含むことを特徴とする請求項１記載のナノカーボンの
製造方法。6. The soot is a single-walled carbon nanotube,
Includes nanocarbon material consisting of carbon nanohorn, multi-walled carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanoparticle, CN nanotube, CN nanofiber, CN nanoparticle, BCN nanotube, BCN nanofiber, BCN nanoparticle, fullerene, or a mixture thereof The method for producing nanocarbon according to claim 1, wherein: 【請求項７】前記すすは、ナノカーボンと金属微粒子を
含む複合又は混合すすであることを特徴とする請求項１
記載のナノカーボンの製造方法。7. The soot according to claim 1, wherein the soot is a composite or a mixture containing nanocarbon and metal fine particles.
A method for producing the nanocarbon according to the above. 【請求項８】前記第２電極の炭素材料は、黒鉛又は活性
炭又はアモルファスカーボン、添加物を含有又は内蔵し
ている黒鉛又は活性炭又はアモルファスカーボン、若し
くは添加物が表面の一部分或いは全部に散布，塗布，メ
ッキ若しくはコートされている黒鉛又は活性炭又はアモ
ルファスカーボンを用いることを特徴とする請求項１記
載のナノカーボンの製造方法。8. The carbon material of the second electrode is graphite or activated carbon or amorphous carbon, and graphite or activated carbon or amorphous carbon containing or containing an additive, or the additive is sprayed or coated on part or all of the surface. 2. The method for producing nanocarbon according to claim 1, wherein graphite, activated carbon or amorphous carbon coated, plated or coated is used. 【請求項９】前記添加物は、Ｌｉ，Ｂ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｐ，Ｓ，Ｋ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｙ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｌ
ａ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｏｓ，Ｐｔ、若しくはこれらの酸
化物又は窒化物又は炭化物又は硫化物又は塩化物又は硫
酸化合物又は硝酸化合物、若しくはそれらの混合物であ
ることを特徴とする請求項８記載のナノカーボンの製造
方法。9. The method according to claim 1, wherein the additive is Li, B, Mg, Al, S.
i, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe,
Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Y, Z
r, Nb, Mo, Rh, Pd, In, Sn, Sb, L
9. The method according to claim 8, wherein the material is a, Hf, Ta, W, Os, Pt, or an oxide, nitride, carbide, sulfide, chloride, sulfuric acid compound, nitric acid compound, or a mixture thereof. Production method of nanocarbon. 【請求項１０】前記アーク放電を直流又は直流パルスで
運転し、前記第２電極をアーク放電の陽極とすることを
特徴とする請求項１記載のナノカーボンの製造方法。10. The method for producing nanocarbon according to claim 1, wherein the arc discharge is operated by a direct current or a direct current pulse, and the second electrode is used as an anode of the arc discharge. 【請求項１１】前記アーク放電を交流又は交流パルスで
運転することを特徴とする請求項１記載のナノカーボン
の製造方法。11. The method according to claim 1, wherein the arc discharge is operated by alternating current or alternating current pulse. 【請求項１２】前記第２電極の端部又は凹部又は凸部の
前記炭素材料を前記アーク放電により蒸発させてナノカ
ーボンを含むすすを発生させることを特徴とする請求項
１記載のナノカーボンの製造方法。12. The nanocarbon according to claim 1, wherein the carbon material at the end, the concave portion, or the convex portion of the second electrode is evaporated by the arc discharge to generate soot containing nanocarbon. Production method. 【請求項１３】前記アーク放電の発生領域に特定ガス又
は空気を供給しながら、前記アーク放電を行うことを特
徴とする請求項１記載のナノカーボンの製造方法。13. The method for producing nanocarbon according to claim 1, wherein the arc discharge is performed while supplying a specific gas or air to a region where the arc discharge is generated. 【請求項１４】前記特定ガスは、Ａｒ，Ｈｅなどの希ガ
ス，窒素ガス，炭酸ガス，酸素ガス，水素ガス若しくは
これらの混合ガスであることを特徴とする請求項１２記
載のナノカーボンの製造方法。14. The production of nanocarbon according to claim 12, wherein the specific gas is a rare gas such as Ar or He, a nitrogen gas, a carbon dioxide gas, an oxygen gas, a hydrogen gas or a mixed gas thereof. Method. 【請求項１５】前記第１電極は、黒鉛，Ｗ（タングステ
ン），Ｍｏ（モリブデン）若しくは、Ｎｉ（ニッケル）
などの高融点金属を主成分とすることを特徴とする請求
項１記載のナノカーボンの製造方法。15. The first electrode is made of graphite, W (tungsten), Mo (molybdenum), or Ni (nickel).
The method for producing nanocarbon according to claim 1, wherein a high melting point metal such as the main component is used as a main component. 【請求項１６】請求項１記載の方法を用いて製造された
ナノカーボン。16. A nanocarbon produced using the method according to claim 1. 【請求項１７】請求項１記載の方法を用いて製造された
ナノカーボンと金属微粒子を含む複合又は混合材料。17. A composite or mixed material comprising nanocarbon and metal fine particles produced by using the method according to claim 1. 【請求項１８】第１電極と、炭素材料又は添加物を含有
している炭素材料又は添加物が表面に形成されている炭
素材料を主成分とする第２電極を、大気中又は空気中で
所定間隔に保持してなる電極と、 前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させて、該アーク放電により前記炭素材
料を蒸発させてナノカーボンを含むすすを発生させるた
めの電源からなるアーク発生手段と、 前記アーク放電の発生領域に特定ガスを供給する特定ガ
ス供給手段と、 前記すすを回収する回収部材を備えたことを特徴とする
ナノカーボンの製造装置。18. A method in which a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material containing a carbon material or an additive or a carbon material having an additive formed on a surface thereof are exposed to air or air. An electrode which is held at a predetermined interval; and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate an arc discharge, and the carbon material is evaporated by the arc discharge to contain nanocarbon. Arc generating means comprising a power supply for generating soot, specific gas supply means for supplying a specific gas to the arc discharge generating region, and a recovery member for recovering the soot manufacturing device. 【請求項１９】前記第１電極は、アークトーチに設けら
れたトーチ電極であり、 該トーチ電極と前記第２電極を相対移動させる移動手段
を更に有し、 前記トーチ電極と前記第２電極を相対移動させながら、
前記トーチ電極と前記第２電極との間に電圧を印加して
アーク放電を発生させて、該アーク放電により前記第２
電極の端部又は凹部又は凸部の前記炭素材料を蒸発させ
てナノカーボンを含むすすを発生させることを特徴とす
る請求項１８記載のナノカーボンの製造装置。19. The first electrode is a torch electrode provided on an arc torch, further comprising moving means for relatively moving the torch electrode and the second electrode, wherein the torch electrode and the second electrode are connected to each other. While moving relative,
A voltage is applied between the torch electrode and the second electrode to generate an arc discharge, and the arc discharge causes the second discharge to occur.
19. The nanocarbon producing apparatus according to claim 18, wherein the carbon material at the end portion, the concave portion, or the convex portion of the electrode is evaporated to generate soot containing nanocarbon. 【請求項２０】前記回収部材は、基材であり、 該基材を前記アーク放電の発生領域に対向させて保持す
る保持手段を更に有し、 前記ナノカーボンを含むすすを該基材を介して回収する
ことを特徴とする請求項１８記載のナノカーボンの製造
装置。20. The recovering member is a base material, further comprising holding means for holding the base material so as to face the arc discharge generating region, soot containing nanocarbon is passed through the base material. The apparatus for producing nanocarbon according to claim 18, wherein the nanocarbon is collected by recovery. 【請求項２１】前記回収部材は、流体又は粒状体であ
り、 該流体又は該粒状体を前記アーク放電の発生領域に対向
させて配置する流体又は粒状体の容器を更に有し、 前記ナノカーボンを含むすすを該流体又は該粒状体を介
して回収することを特徴とする請求項１８記載のナノカ
ーボンの製造装置。21. The recovery member, which is a fluid or a granular material, further comprising a container of the fluid or the granular material in which the fluid or the granular material is disposed so as to face the arc discharge generation region, 19. The apparatus for producing nanocarbon according to claim 18, wherein the soot containing is recovered through the fluid or the granular material. 【請求項２２】前記流体は、水又はアーク放電発生温度
以下で流動性のある液体又は油状流体であることを特徴
とする請求項２１記載のナノカーボンの製造装置。22. The nanocarbon producing apparatus according to claim 21, wherein the fluid is water or a liquid or an oily fluid which is fluid at a temperature not higher than an arc discharge occurrence temperature. 【請求項２３】少なくとも前記第１電極と前記第２電極
と両電極間で発生したアーク放電の発生領域を覆う被覆
部材を備えることを特徴とする請求項１８記載のナノカ
ーボンの製造装置。23. The nanocarbon producing apparatus according to claim 18, further comprising a covering member that covers at least an area where an arc discharge occurs between the first electrode, the second electrode, and both electrodes. 【請求項２４】第１電極と、炭素材料を主成分とする第
２電極を、大気中又は空気中で対向配置する工程と、 前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させる工程と、 前記第２電極の前記炭素材料を前記アーク放電により蒸
発させてナノカーボンを含むすすを発生させる工程と、 パターン化された開口部を有するマスクを表面又は上方
に配置した基材を前記アーク放電の発生領域に対向させ
て配置し、前記ナノカーボンを含むすすを該開口部に対
応する該基材表面に被着させる工程を備えたことを特徴
とするナノカーボンのパターン化方法。24. A step of arranging a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material in air or air, and applying a voltage between the first electrode and the second electrode. Generating a soot containing nanocarbon by evaporating the carbon material of the second electrode by the arc discharge, and forming a mask having a patterned opening on or above the mask. A step of arranging the base material arranged on the base plate so as to face the arc discharge generation region, and applying a soot containing the nanocarbon to the base material surface corresponding to the opening. How to pattern carbon. 【請求項２５】前記基材を前記アーク放電の発生領域に
対向させて流体中に配置し、該流体中で前記ナノカーボ
ンを含むすすを前記開口部に対応する前記基材表面に被
着させる工程を備えたことを特徴とする請求項２４記載
のナノカーボンのパターン化方法。25. The substrate is disposed in a fluid so as to face the arc discharge generation region, and soot containing the nanocarbon is adhered to the surface of the substrate corresponding to the opening in the fluid. The method for patterning nanocarbon according to claim 24, further comprising a step. 【請求項２６】第１電極と、炭素材料を主成分とする第
２電極を、大気中又は空気中で対向配置する工程と、 前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してア
ーク放電を発生させる工程と、 前記第２電極の前記炭素材料を前記アーク放電により蒸
発させてナノカーボンを含むすすを発生させる工程と、 パターン化された接着層を表面に有する基材を前記アー
ク放電の発生領域に対向させて配置し、前記ナノカーボ
ンを含むすすを少なくとも該接着層に被着させる工程を
備えたことを特徴とするナノカーボンのパターン化方
法。26. A step of arranging a first electrode and a second electrode mainly composed of a carbon material in air or air, and applying a voltage between the first electrode and the second electrode. Generating an arc discharge by causing the carbon material of the second electrode to evaporate by the arc discharge to generate soot containing nanocarbon; and forming a substrate having a patterned adhesive layer on its surface. A method for patterning nanocarbon, comprising a step of disposing the soot containing the nanocarbon on at least the adhesive layer so as to face the arc discharge generating region. 【請求項２７】前記第１電極が、アークトーチに設けら
れたトーチ電極であり、該トーチ電極と前記第２電極を
相対移動させながら、前記第２電極の端部又は凹部又は
凸部の前記炭素材料を前記アーク放電により蒸発させて
ナノカーボンを含むすすを発生させる工程を備えたこと
を特徴とする請求項２４又は２６記載のナノカーボンの
パターン化方法。27. The method according to claim 27, wherein the first electrode is a torch electrode provided on an arc torch, and while moving the torch electrode and the second electrode relatively, an end of the second electrode or a concave or convex portion is formed. The method for patterning nanocarbon according to claim 24 or claim 26, further comprising: evaporating a carbon material by the arc discharge to generate soot containing nanocarbon. 【請求項２８】請求項２４又は請求項２６記載の方法を
用いて製造されたパターン化されたナノカーボン基材。28. A patterned nanocarbon substrate manufactured by using the method according to claim 24. 【請求項２９】請求項２８記載のパターン化されたナノ
カーボン基材を用いることを特徴とする電子放出源。29. An electron emission source using the patterned nanocarbon substrate according to claim 28.
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